放射性、荧光探针在分子与细胞成像中的应用研究

发布时间：2017-04-25 12:00

  本文关键词：放射性、荧光探针在分子与细胞成像中的应用研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来,纳米探针已经成为一种有效地细胞成像工具,因为它有能力负载尽可能多的小分子探针从而达到所需要的信号。然而,纳米探针通常面临着摄取低和靶向难的问题,此外还有制备繁琐和重现性差等问题。自组装是自然界中比较普遍和重要的过程,它能够很容易解决上述问题。我们利用一个生物相容性的缩合反应,即半胱氨酸上的1,2-氨基硫醇基团和CBT上的腈基基团之间的反应,该反应可以在很低浓度(μM)被pH,还原和蛋白酶等因素在细胞内控制性组装成纳米粒子。我们设计了/Acetyl-Arg-Val-Arg-Arg-Cys(StBu)-Tyr(I-125)-CBT (1)用于在肿瘤细胞中自组装放射性纳米粒子(125I-NPs).探针进入细胞后,Cys上的双硫键会被细胞内的谷胱甘肽还原,然后RVRR片段会被furin酶剪切,生成中间体1-Core。两个1-Core会迅速生成两亲性二聚体1-Dimer,其含有亲酯性的芳香大环由于π-π堆叠作用能够自组装放射性l25I-NPs。生成的放射性纳米粒子一方面可以聚集细胞内的信号,另一方面由于纳米堆叠以及亲酯性会阻止被泵出细胞。同时我们也设计了对照化合物(1-Scr),1-Scr是不能被酶识别剪切,从而不能在细胞里发生自组装。与对照化合物1-Scr相比,放射性探针1在肿瘤细胞中有明显的摄取增强,有望进一步用于活体肿瘤成像。 生物硫醇(Biothiols),如半胱氨酸(Cys),高半胱氨酸(Hcy),和谷胱甘肽(GSH),通过维持硫醇的还原和氧化形式对生物系统中氧化还原平衡起着关键作用。通常地,细胞内的生物硫醇的变化与疾病的状态密切相关,比如白细胞损失,牛皮癣,肝损伤,癌症,获得性免疫缺陷综合征(AIDS)和心血管疾病等。因此,对这些含巯基的生物分子在生物系统的含量水平的评估可能有助于一些疾病的早期诊断。我们设计的基于磺胺自淬灭的荧光探针1,当加入Cys,Hcy,和GSH时,开启荧光的发射峰分别在522,517,和490nm。和其他的磺胺类探针不同(只经历还原过程),荧光探针1分别经历了GSH还原,Cys缩合和还原,Hcy缩合和还原并依次生成了CBT, Aminoluciferin,和CBTHcy三种不同的荧光产物。荧光探针1由于其高灵敏度和好的选择性,成功地用于在20种氨基酸中区分检测生物硫醇。同时,荧光探针1通过比例荧光计算成功地用于活细胞中区分检测Cys和GSH。 快速而简便的选择性检测以及吸附Cd2+离子对于环境保护和人类健康都具有十分重要的意义。超分子水凝胶由于其具有生物相容性、可降解等优异特性,吸引了研究者们广泛的兴趣。因此,深入的研究水凝胶在金属离子,生物标志物的检测成像等方面具有很大的应用价值。我们设计了一个基于联吡啶的凝胶因子1可以快速选择性检测并可视化吸附去除Cd2+离子。凝胶因子1结合Cd2+离子后,在470nm产生很强的荧光发射(增强86倍),并用于水中以及细胞中定性定量检测Cd2+离子。凝胶因子1在质量分数1.5wt%,调节pH至5.5会自组装形成水凝胶纳米材料,并且可以用其可视化检测和吸附Cd2+离子。 金属配体作用在自然生物体系中起着重要的作用。在过去几年内,基于配位的自组装体系已经演变成一个完善的策略通过金属-配体作用来构造新颖的纳米结构。在金属-配体作用中,金属-联吡啶的配位作用通常用来将构建模块组装成高级纳米结构。我们设计了基于联吡啶衍生物1,包含2-氰基-6-氨基苯并噻唑(CBT)和半胱氨酸基团为了分子内环化反应继而自组装成纳米环。联毗啶部分与赖氨酸的侧链氨基相连是设计用来形成纳米环后和金属离子络合。详细来说,TCEP还原后,1的双硫键被还原,诱发分子内缩合反应生成大环分子产物3。然后两亲性的分子3会马上自组装成纳米结构(这里是纳米环)并且在环状表明富集丰富的联毗啶基团。一旦加入金属离子(比如,Fe2+),由于Fe2+-联吡啶的配位作用,纳米环会聚集在一起形成更高级的纳米结构。
【关键词】：分子成像 放射性成像 荧光成像 缩合反应 自组装
【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：Q6-33;O657.3
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-13
• 第一章 绪论13-43
• 1.1 分子成像技术概述13-16
• 1.2 放射性核素成像16-18
• 1.3 光学成像技术进展18-30
• 1.3.1 荧光探针在检测生物硫醇的研究应用18-26
• 1.3.2 光学探针在检测镉离子的研究应用26-30
• 1.4 本论文的设计思想及研究内容30-34
• 1.4.1 放射性探针用于furin酶成像的设计30-31
• 1.4.2 荧光探针的设计31-32
• 1.4.3 Fe~(2+)-联吡啶螯合聚集纳米环的提出32-34
• 参考文献34-43
• 第二章 自组装放射性纳米粒子增强肿瘤细胞摄取43-63
• 2.1 引言43
• 2.2 本课题的提出和实验设计43-44
• 2.3 实验方法44-50
• 2.3.1 实验方法及仪器型号44-45
• 2.3.2 细胞培养45
• 2.3.3 化合物的合成45-50
• 2.4 结果与讨论50-60
• 2.4.1 化合物的合成过程50-51
• 2.4.2 体外酶切验证和表征51-54
• 2.4.3 免疫荧光染色54-55
• 2.4.4 细胞毒性实验(MTT法)55-56
• 2.4.5 细胞摄取实验56-57
• 2.4.6 在MDA-MB-468细胞中自组装成纳米粒子57-59
• 2.4.7 细胞洗脱实验59-60
• 2.5 本章小结60-61
• 参考文献61-63
• 第三章 荧光探针用于溶液以及细胞中区分检测生物硫醇的研究63-89
• 3.1 引言63-64
• 3.2 本课题的提出与实验设计64
• 3.3 实验方法64-70
• 3.3.1 实验方法及仪器型号64-65
• 3.3.2 细胞培养65
• 3.3.3 化合物的合成65-70
• 3.4 结果与讨论70-82
• 3.4.1 化合物的合成过程70
• 3.4.2 选择性和抗干扰实验70-71
• 3.4.3 反应机理研究71-77
• 3.4.4 体外区分检测Cys,Hcy,or GSH77-79
• 3.4.5 细胞毒性实验79-80
• 3.4.6 活细胞区分检测Cys和GSH80-82
• 3.5 小结82-84
• 参考文献84-89
• 第四章 基于联吡啶超分子水凝胶可视化荧光检测和吸附Cd~(2+)的研究89-113
• 4.1 引言89
• 4.2 本课题的提出和实验设计89-90
• 4.3 实验方法90-94
• 4.3.1 实验方法及仪器型号90
• 4.3.2 细胞培养90-91
• 4.3.3 化合物的合成91-94
• 4.4 结果与讨论94-108
• 4.4.1 化合物的合成过程94
• 4.4.2 体外定性定量检测Cd~(2+)离子94-99
• 4.4.3 荧光机理研究99-100
• 4.4.4 选择性实验100-102
• 4.4.5 细胞毒性实验102-103
• 4.4.6 细胞中Cd~(2+)离子检测103-105
• 4.4.7 1 的成胶以及使用Gell可视化检测Cd~(2+)离子105-107
• 4.4.8 Gel I可视化吸附Cd~(2+)离子107-108
• 4.5 小结108-109
• 参考文献109-113
• 第五章 基于Fe~(2+)-联吡啶螯合聚集纳米环113-127
• 5.1 引言113
• 5.2 本课题的提出和实验设计113-114
• 5.3 实验方法114-117
• 5.3.1 实验方法及仪器型号114
• 5.3.2 化合物的合成114-117
• 5.4 结果与讨论117-122
• 5.4.1 化合物的合成过程117
• 5.4.2 还原控制缩合反应以及Fe~(2)-联吡啶配位促进自组装的研究117-122
• 5.5 小结122-123
• 参考文献123-127
• 致谢127-129
• 在读期间发表的学术论文129-130

【共引文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 陈秀芸;滑静;杨佐君;王晓霞;杨开伦;张洁;;不同硒源及水平对蛋用种公鸡肝脏中硒含量、抗氧化性及基因表达的影响[J];动物营养学报;2013年09期

2 蒋武;黄旺森;卢立用;;镉离子快速检测方法研究进展[J];广东化工;2013年17期

3 吴建兵;凌丽霞;马国章;王宝俊;;巯基-乙烯基点击反应在紫外光固化过程中的应用[J];高分子材料科学与工程;2013年10期

4 惠佳;唐玉生;孔杰;;超支化拓扑高分子“点击化学”合成的新进展[J];材料导报;2014年01期

5 汪文龙;吕辉;张国栋;夏春谷;李福伟;;自催化点击化学:新型基于氮杂卡宾铜配合物的超分枝“click聚合物”的合成与表征（英文）[J];分子催化;2014年01期

6 朱东建;江华;;基于花菁的硫醇近红外比率荧光探针[J];影像科学与光化学;2014年01期

7 尹宝;李彦斌;韩立民;;高血压病中医辨证分型与血浆同型半胱氨酸(HCY)的相关性研究[J];赣南医学院学报;2014年01期

8 Mehmet Yaman;Ibrahim H Yaman;;Variations in Toxic Metal Levels of Two Fish Species,Pomatomus saltatrix and Dicentrarchus labrax,and Risk Estimation for Children[J];光谱学与光谱分析;2014年02期

9 杨会芳;梁新安;常介田;秦娜;;叶面喷施硒肥对不同蔬菜硒富集及产量的影响[J];北方园艺;2014年11期

10 孙春阳;邢焕;栾素军;萨仁娜;张宏福;丁美芳;;葡萄糖氧化酶和酵母硒复合添加剂对肉鸡生长性能、抗氧化性能及肉品质的影响[J];动物营养学报;2014年09期

  本文关键词：放射性、荧光探针在分子与细胞成像中的应用研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：326254