基于喹啉、萘酰亚胺的双光子黏度荧光探针的设计、合成以及性能研究

发布时间：2018-01-06 20:41

  本文关键词：基于喹啉、萘酰亚胺的双光子黏度荧光探针的设计、合成以及性能研究　出处：《安徽大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：小分子荧光探针由于能够有效地定位细胞,快速地检测细胞中的诸如信号小分子、金属离子、黏度、极性等生命微环境中重要的信号物质以及性能,已经成为细胞显影方面的一种极其重要的工具。通过较为简单的合成方法,人们就可以设计并合成出理想的小分子荧光探针,对细胞甚至是亚细胞器中的生命微环境进行荧光成像。近年来,双光子荧光探针相较于单光子荧光探针,已经成为一种检测生命微环境中的极其重要的工具,基于其激发能量低,穿透深度大,光损伤小,减少细胞自荧光干扰等一系列优点。溶酶体作为细胞当中的"消化器官",其pH值偏酸性(4.5～5.5),其中含有大量的溶解酶,承担了细胞生理过程中消化和溶解的作用。溶酶体的功能如果出现紊乱,这将会对细胞的生理过程产生恶劣的影响,甚至会成为一系列疾病产生的诱因。溶酶体黏度作为细胞中一种重要的微环境性能,影响着细胞中的物质运输,介质流动等生理过程。溶酶体黏度的异常变化可能会导致例如动脉硬化,阿兹海默症,糖尿病等疾病。因而,设计一种检测细胞黏度、溶酶体黏度的双光子荧光探针是有重大的研究意义的。本文在阅读和调研大量文献的基础上,设计并合成了两种双光子黏度荧光探针,并通过质谱、核磁共振氢谱和核磁共振碳谱等表征手段对目标化合物进行了精确的结构表征。而且,我们还通过对其进行紫外可见光谱、荧光发射光谱和双光子吸收截面的检测,进一步研究了这两个双光子探针的光学性能。更重要的是,我们还对两种化合物进行了深入的生物荧光成像测试,包括共聚焦荧光生物成像、荧光寿命成像、活体荧光成像等等,并取得了有意义的结果。一、简要介绍了荧光探针的构造以及荧光产生机理,双光子荧光显微成像技术及其优点。二、设计并合成了一种基于喹啉基团为母体的双光子黏度荧光探针MCN,通过向甲氧基苯乙炔六位取代的喹啉醛母体上引入一个强吸电子单元二氰基乙烯基来合成探针MCN。在这一结构中,利用二氰基乙烯基结构的强吸电子能力,使其在这一分子结构中充当一个转子的角色,实现探针MCN对以水和甘油为黏度体系的溶液中和细胞微环境中的黏度响应。在MCN探针分子中,甲氧基结构单元作为供电子基,苯乙炔六位取代的喹啉结构单元作为大的共轭体系,二氰基乙烯基结构单元作为吸电子基,共同构成了一个良好的D-π-A结构,这使得探针MCN具有良好的双光子性能。同时,以喹啉基团作为探针母体,使得探针MCN具有水溶性好,生物毒性低,荧光信号强等优点。更重要的是,通过荧光共聚焦显微成像以及荧光寿命成像并结合荧光寿命数值同黏度数值的线性关系等实验证实,MCN能够作为一个优秀的双光子黏度荧光探针检测HeLa细胞中的黏度变化以及HeLa细胞中具体的黏度数值及其分布情况,同时还能对斑马鱼活体中的黏度信号进行响应。三、设计并合成了一种基于萘酰亚胺基团的双光子黏度荧光探针Lyso-NP,作为溶酶体靶向双光子荧光探针用于检测溶酶体黏度变化。通过向萘二酰亚胺,氮原子上引入溶酶体定位基团吗啉结构,四位上引入二甲氨基苯乙炔单元结构,合成得到探针Lyso-NP。在这一结构中,利用二甲氨基的强供电子能力,使其在这一分子结构中充当转子的角色,从而实现探针Lyso-NP对以水和甘油为黏度体系的溶液中以及亚细胞器溶酶体中的黏度响应。在Lyso-NP探针分子中,二甲氨基结构作为供电子基,苯乙炔四位取代的萘二酞亚胺结构单元作为大的共轭体系,二乙氨基吗啉结构作为吸电子基,共同构成了一个良好的D-π-A结构,这使得探针Lyso-NP具有良好的双光子性能。同时,以萘二酰亚胺基团作为探针母体,使得探针Lyso-NP具有荧光信号稳定,生物低毒性的优势。在MCF-7细胞中进行生物共定位实验表明,探针Lyso-NP能够很好地定位亚细胞器溶酶体。更重要的是,通过荧光共聚焦显微成像以及荧光寿命成像并结合荧光寿命数值同黏度数值的线性关系等实验证实,Lyso-NP能够作为一个优秀的双光子黏度荧光探针检测MCF-7细胞溶酶体中的黏度变化以及MCF-7细胞溶酶体中具体的黏度数值及其分布情况。
[Abstract]:In recent years , the two - photon fluorescence probe has become an extremely important tool in the detection of life microenvironment . A double - photon fluorescence probe MCN based on quinoline group is designed and synthesized . In this structure , the probe Lyso - NP can be used as probe matrix , so that the probe Lyso - NP has the advantages of stable fluorescence signal and low toxicity . It is more important that the probe Lyso - NP can be used as electron - withdrawing group to detect the viscosity change in the lysosome of MCF - 7 cell and the specific viscosity number and distribution of the lysosome of MCF - 7 cell .

【学位授予单位】：安徽大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：O657.3

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本文编号：1389486