不对称方酸类近红外荧光探针的设计及其在亮氨酸氨基肽酶检测中的应用

发布时间：2020-05-25 11:29

【摘要】：不对称方酸染料在近红外区域(650-900 nm)具有优异的光学性质,但是由于它们的水溶性差,在水介质中表现出很强的聚集趋势,常常导致荧光淬灭,致使它们在生理环境下对酶的检测和成像受到限制。亮氨酸氨基肽酶(LAP)在多种病理过程中异常高水平地表达,因此实时准确地监测LAP活性和对LAP进行实时成像具有十分重要的意义。在本研究中,我们设计了一种乙二醇低聚体修饰的不对称方酸荧光探针USSQ-Leu,用来对内源性亮氨酸氨基肽酶的活性进行检测和成像。利用~1H NMR和HR-MS对USSQ-Leu的结构进行表征。通过溶解性测试考察了探针结构与溶解性之间的关系并证明了我们所设计的结构有效率地改善了探针的溶解性。通过测定探针的光谱性质和对酶的响应行为发现,USSQ-Leu具有良好的近红外吸收特性并在650 nm处有最大吸收峰,在生理条件下可与亮氨酸氨基肽酶发生反应发射出荧光并在710 nm有最大发射峰;探针对酶的响应具有时间依赖性和浓度依赖性,以及很好的检测专一性和检测灵敏度(0.61ng/mL)。利用HPLC和HR-MS验证了在LAP作用下USSQ-Leu上的L-亮氨酸基团脱落从而恢复荧光的检测机制。采用MTT法和流式细胞法研究并证实探针具有低细胞毒性和良好的细胞摄取能力。通过细胞荧光成像实验,考察并证实探针对内源性LAP的具有良好的检测能力;在异位移植瘤小鼠模型中研究了探针可以对小鼠体内的LAP的灵敏检测和成像。
【图文】：

吸收光谱,吸收光谱,染料,烷基链

图 1-1 对称型方酸 VG1-C8 和不对称方酸 SQ01 的结构[59]Fig 1-1 Structures of symmetrical squaraine VG1-C8 and asymmetrical SQ01[59].方酸染料的刚性平面共轭结构使其具有优异的光学性质的同时，又使其具有易聚集的特点。Pisoni 等人[60]合成了三种水不溶性的方酸染料，如图 1-2 所示。染料 1 利用烷基链修饰的吲哚作为供体基团的对称型方酸染料，在有机溶剂中吸收峰不足 650 nm；染料 3 在染料 1 的基础上引入含硫杂环，，由于硫原子对染料离域电子结构的影响，使得染料 3 的吸收峰发生明显红移至近红外区域；对于染料 2，同时含有染料 1 和 3 的供体基团，带来的结果是染料的最大吸收峰相对于染料 1 发生红移，却又低于染料 3 的最大吸收峰。尽管这三种染料均引入了两个具有较大空间位阻的烷基链抑制了染料分子在有机溶剂的聚集，但是由于烷基链的疏水性以及方酸染料的结构特点，导致染料分子在磷酸缓冲盐溶液（PBS buffer）发生聚集没有荧光。

荧光图像,激发波长,结晶态,染料

华南理工大学硕士学位论文在三氟乙酸和乙醇体系中制备了五种 1、2 取代的不对称方酸染料，并研究了这五种染料在溶液状态和结晶态下的光谱性质。染料在溶液中荧光极为微弱，量子产率不及3.01%，但是染料在固体结晶态下表现出 AIEE 属性，其最大发射峰发生较大幅度的红移，荧光大幅度增强，量子产率达到 42.45%。这种现象可以归结于在结晶态下分子内烷基链长度或大取代基阻止了分子间紧密接触和减少 π-π 相互作用，而在溶液状态下的外围取代基可以通过围绕中心四元环的单键自由旋转，激发态的能量在这个过程中大部分被非辐射形式消耗，导致荧光量子产率较低。由此可见，供体基团上所带有的侧链基团也对染料的光学性质有明显的影响。
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：Q503;O657.3

【相似文献】