基于香豆素骨架构建的硫化氢/生物硫醇荧光探针及生物成像应用
发布时间：2021-06-30 18:15
荧光探针由于具有操作简单、灵敏度高、生物兼容性好等优点成为化学和生物学研究领域广泛应用的生物传感器。硫化氢（H2S）与生物硫醇是重要的活性硫物种（RSS）。在生物系统中,生物硫醇主要包括半胱氨酸（Cys）,同型半胱氨酸（Hcy）和谷胱甘肽（GSH）。H2S与生物硫醇的含量在体内发生异常容易导致一系列疾病。因此,高效、准确地检测H2S和生物硫醇对于疾病的早期诊断和临床治疗具有重要的意义。但由于H2S和生物硫醇化学性质相似很难使用一种快速简单的方法实现区分识别检测H2S和生物硫醇。本论文主要利用H2S和生物硫醇亲核性的差异,设计合成了几种区分检测H2S和生物硫醇的荧光探针,同时利用H2S和生物硫醇与探针反应后产物的比色差异,实现了“裸眼”检测H2S,并且研究了探针对活细胞内的H2S和生物硫醇的检测。具体研究工作如下:（1）设计合成了一种以香豆素衍生物作为荧光团,磺酸酯键作为...
【文章来源】：山西大学山西省
【文章页数】：100 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
探针1-1与H2S的识别机理图
第一章绪论32011年，ChristopherJ.Chang教授课题组首次报道了基于叠氮基团检测H2S的荧光探针[21]。探针1-1以罗丹明110为骨架结构整体呈封闭内脂构象，在可见光区域没有吸收特征。加入H2S后，-N3被还原为-NH2，由于氨基具有给电子作用使螺环打开，π-π共轭结构恢复，在525nm处荧光增强。此外，发现该探针对H2S的选择性远高于其他生物相关的活性硫（RSS），活性氧（ROS）和活性氮（RNS）其中包括谷胱甘肽和半胱氨酸。检测限低至10μM。细胞实验证实了该探针对内源性H2S具有良好的荧光效应。随后，不同课题组根据这一策略开发了一系列通过改变荧光团来设计含叠氮基团的荧光探针1-2[22],1-3[23],1-4[24],1-5[25],1-6[26]。图1.1探针1-1与H2S的识别机理图Figure1.1Recognitionmechanismofprobe1-1andH2S图1.2探针1-2,1-3,1-4,1-5,1-6的结构图Figure1.2Structuresofprobes1-2,1-3,1-4,1-5,1-62017年，花建丽教授课题组基于ICT反应机理开发了一系列N-环化二萘嵌苯比色比率近红外（NIR）荧光探针[27]。探针1-7，1-8和1-9使用N-环化二萘嵌苯作
基于香豆素骨架构建的硫化氢/生物硫醇荧光探针及生物成像应用4为给电子基团，而硝基是很强的吸电子基团，通过ICT过程极大地增加了探针1-7，1-8，1-9的吸收和发射波长。加入H2S，-NO2被还原，导致520nm处紫外吸收和680nm处荧光发射发生明显的蓝移。在pH实验中，探针表现出良好的稳定性。而不同的是探针1-8，1-9中分别引入三苯基磷盐和吗啉基团，实现线粒体和溶酶体中H2S的检测。值得注意的是，1-8探针显示出优异的水溶性，可用于纯体系下检测H2S，从而确定了引入三苯基磷盐可以大大提高探针1-8的水溶性，实现了首批基于N-环化二萘嵌苯的荧光探针。图1.3探针1-7,1-8,1-9的结构图Figure1.3Structuresofprobes1-7,1-8,1-91.4.2基于H2S亲核性的荧光探针2013年，崔京南教授课题组报道了一种基于溶酶体靶向定位的荧光探针用于检测H2S[28]。探针1-10在1,8-萘二甲酰亚胺的4位引入二硝基苯醚基团作为H2S反应位点，且在N-酰亚胺末端引入可溶酶体靶向的吗啉基团。探针1-10在pH4-6范围内由于吗啉氮到荧光团发生光诱导电子转移（PET)，探针不显示荧光响应，证实了探针1-10在溶酶体中适用性。在水溶液中（CH3CN/PBS=1:9，pH7.4）添加10当量的H2S，探针1-10表现出微弱的的背景荧光，并且在几分钟之内观察到了很高的荧光强度。细胞成像实验中，探针1-10的高皮尔逊系数和重叠系数分别为0.885和1.419，表明探针可以特异性地定位在溶酶体中。探针1-10实现了首个可在数分钟内对活细胞溶酶体中的H2S成像的荧光探针。
【参考文献】：
期刊论文
[1]声音传播模拟技术综述[J]. 丁锐,刘锦,刘世光. 计算机辅助设计与图形学学报. 2019(08)
[2]基于香豆素衍生物的反应型硫化氢荧光探针的合成与应用[J]. 侯鹏,董玉晶,刘磊,夏春辉,李爽. 中国测试. 2018(02)
[3]同型半胱氨酸的检测和临床应用[J]. 郑秋金. 中外医疗. 2015(23)
[4]超声-微波协同辅助盐酸水解葡萄糖制乙酰丙酸的研究[J]. 李果,李利军,刘柳,赖映标,李伟,孔红星. 化学与生物工程. 2011(07)
[5]硫化氢与常见慢性疾病关系的研究进展[J]. 于紫英,刘江华,姜志胜. 社区医学杂志. 2011(01)
[6]外语教学评价体制的思考[J]. 李建伟. 科技信息(科学教研). 2008(18)
本文编号：3258238
【文章来源】：山西大学山西省
【文章页数】：100 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
探针1-1与H2S的识别机理图
第一章绪论32011年，ChristopherJ.Chang教授课题组首次报道了基于叠氮基团检测H2S的荧光探针[21]。探针1-1以罗丹明110为骨架结构整体呈封闭内脂构象，在可见光区域没有吸收特征。加入H2S后，-N3被还原为-NH2，由于氨基具有给电子作用使螺环打开，π-π共轭结构恢复，在525nm处荧光增强。此外，发现该探针对H2S的选择性远高于其他生物相关的活性硫（RSS），活性氧（ROS）和活性氮（RNS）其中包括谷胱甘肽和半胱氨酸。检测限低至10μM。细胞实验证实了该探针对内源性H2S具有良好的荧光效应。随后，不同课题组根据这一策略开发了一系列通过改变荧光团来设计含叠氮基团的荧光探针1-2[22],1-3[23],1-4[24],1-5[25],1-6[26]。图1.1探针1-1与H2S的识别机理图Figure1.1Recognitionmechanismofprobe1-1andH2S图1.2探针1-2,1-3,1-4,1-5,1-6的结构图Figure1.2Structuresofprobes1-2,1-3,1-4,1-5,1-62017年，花建丽教授课题组基于ICT反应机理开发了一系列N-环化二萘嵌苯比色比率近红外（NIR）荧光探针[27]。探针1-7，1-8和1-9使用N-环化二萘嵌苯作
基于香豆素骨架构建的硫化氢/生物硫醇荧光探针及生物成像应用4为给电子基团，而硝基是很强的吸电子基团，通过ICT过程极大地增加了探针1-7，1-8，1-9的吸收和发射波长。加入H2S，-NO2被还原，导致520nm处紫外吸收和680nm处荧光发射发生明显的蓝移。在pH实验中，探针表现出良好的稳定性。而不同的是探针1-8，1-9中分别引入三苯基磷盐和吗啉基团，实现线粒体和溶酶体中H2S的检测。值得注意的是，1-8探针显示出优异的水溶性，可用于纯体系下检测H2S，从而确定了引入三苯基磷盐可以大大提高探针1-8的水溶性，实现了首批基于N-环化二萘嵌苯的荧光探针。图1.3探针1-7,1-8,1-9的结构图Figure1.3Structuresofprobes1-7,1-8,1-91.4.2基于H2S亲核性的荧光探针2013年，崔京南教授课题组报道了一种基于溶酶体靶向定位的荧光探针用于检测H2S[28]。探针1-10在1,8-萘二甲酰亚胺的4位引入二硝基苯醚基团作为H2S反应位点，且在N-酰亚胺末端引入可溶酶体靶向的吗啉基团。探针1-10在pH4-6范围内由于吗啉氮到荧光团发生光诱导电子转移（PET)，探针不显示荧光响应，证实了探针1-10在溶酶体中适用性。在水溶液中（CH3CN/PBS=1:9，pH7.4）添加10当量的H2S，探针1-10表现出微弱的的背景荧光，并且在几分钟之内观察到了很高的荧光强度。细胞成像实验中，探针1-10的高皮尔逊系数和重叠系数分别为0.885和1.419，表明探针可以特异性地定位在溶酶体中。探针1-10实现了首个可在数分钟内对活细胞溶酶体中的H2S成像的荧光探针。
【参考文献】：
期刊论文
[1]声音传播模拟技术综述[J]. 丁锐,刘锦,刘世光. 计算机辅助设计与图形学学报. 2019(08)
[2]基于香豆素衍生物的反应型硫化氢荧光探针的合成与应用[J]. 侯鹏,董玉晶,刘磊,夏春辉,李爽. 中国测试. 2018(02)
[3]同型半胱氨酸的检测和临床应用[J]. 郑秋金. 中外医疗. 2015(23)
[4]超声-微波协同辅助盐酸水解葡萄糖制乙酰丙酸的研究[J]. 李果,李利军,刘柳,赖映标,李伟,孔红星. 化学与生物工程. 2011(07)
[5]硫化氢与常见慢性疾病关系的研究进展[J]. 于紫英,刘江华,姜志胜. 社区医学杂志. 2011(01)
[6]外语教学评价体制的思考[J]. 李建伟. 科技信息(科学教研). 2008(18)
本文编号：3258238
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