苯并吡喃腈类增强型近红外荧光探针的制备及成像应用

发布时间：2020-11-21 10:04

　　 半胱氨酸(Cys)作为一种在人体中重要的生物硫醇,在众多生理和病理过程中发挥非常重要的作用,其含量的异常变化与许多疾病紧密相关。开发一种具有高选择性和灵敏度的检测方法对半胱氨酸进行有效地检测、成像和实时监控变得尤为重要。有机小分子近红外荧光探针具有高选择性灵敏性、强抗干扰性、良好生物相容性和强组织渗透能力,目前在生物检测成像领域中展现极大的应用前景。本文设计并合成了一种新型的以氧杂蒽改性的苯并吡喃腈衍生物的增强型近红外荧光探针(CP-NIR),基于Michael加成反应用于生物体内半胱氨酸检测。通过Knoevenagel反应制得了探针分子。利用核磁共振氢谱(~1H NMR)、质谱(MS)表征了探针CP-NIR的化学结构。利用吸收光谱、荧光光谱和高效液相色谱法等考察了探针CP-NIR的光谱学性质、对半胱氨酸的选择性及探针CP-NIR对半胱氨酸的识别机理。通过细胞毒性实验考察了探针的生物相容性。并利用荧光成像实验探讨了探针对半胱氨酸的检测与成像性能。此探针表现出近红外荧光增强响应信号、大斯托克斯位移(160nm)、快速响应时间和低检测限(48 nM),从而可实现快速选择性地对半胱氨酸的增强型荧光检测。低细胞毒性和良好的细胞通透性,可用于对活细胞中半胱氨酸的荧光成像。此外,此近红外荧光探针被成功应用于对小鼠模型中异常浓度内源性半胱氨酸的实时监测及荧光成像。
【学位单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：Q503;O657.3
【部分图文】：

图 1-1 探针 DCPOSi 对 F-的响应机理Figure 1-1. Recognition mechanism of probe DCPOSi toward Fmes Tony D 课题组开发了能够选择性检测谷胱甘肽的苯并针[57]。作者将 4-羟基苯乙烯基修饰苯并吡喃腈（DCPOH）化物相连接合成荧光探针 1（如图 1-2），吸电子基 2，4-二分子结构的 ICT 作用使荧光发生淬灭。当加入谷胱甘肽后，

图 1-1 探针 DCPOSi 对 F-的响应机理Figure 1-1. Recognition mechanism of probe DCPOSi toward F-.2013 年 James Tony D 课题组开发了能够选择性检测谷胱甘肽的苯并吡喃腈衍生类近红外荧光探针[57]。作者将 4-羟基苯乙烯基修饰苯并吡喃腈（DCPOH）与 2，4-二硝基苯-1-磺酰基氯化物相连接合成荧光探针 1（如图 1-2），吸电子基 2，4-二硝基苯-1-磺酰基降低了整个分子结构的 ICT 作用使荧光发生淬灭。当加入谷胱甘肽后，通过探针与谷胱甘肽的 2，4-二硝基苯-1-磺酰基脱保护反应，恢复分子 D-A 结构中 ICT 作用，恢复690 nm 近红外荧光，实现对谷胱甘肽的检测，并成功应用于 Hela 细胞中的谷胱甘肽成像。

图 1-3 探针 DCM-Leu 对 LAP 的响应机理Figure 1-3. Recognition mechanism of probe DCM-Leu toward LAP.2016 年同样是 Gu Zhikai 等人将 4-羟基苯乙烯基修饰苯并吡喃腈与 β-半乳糖苷基团相连接合成 I685 nm/500 nm比率型近红外荧光探针 DCM-βgal[59]。（如图 1-4糖苷酶触发后，释放出 ICT 作用更强的 4-羟基苯乙烯基苯并吡喃腈发光团，荧移至近红外区域，实现对 β-半乳糖苷酶的比率型荧光检测，并将此探针成功CAR-3 细胞（人卵巢癌细胞）中过量表达的 β-半乳糖苷酶的荧光成像，并实现皮下肿瘤模型中 β-半乳糖苷酶的靶向追踪和肿瘤荧光成像（如图 1-4）。
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本文编号：2892851