【摘要】：錳離子作為生物體內(nèi)的重要元素之一,在細(xì)胞代謝活動(dòng)中發(fā)揮著不可替代的作用,它作為輔助因子參與許多酶(如轉(zhuǎn)移酶、水解酶、裂解酶、精氨酸酶、超氧化物歧化酶等)的生物學(xué)作用。錳離子含量異常會(huì)直接影響正常的生理代謝活動(dòng),例如,錳離子的缺乏可能會(huì)導(dǎo)致生長遲緩,骨質(zhì)疏松和運(yùn)動(dòng)失常;相反,含量過高也會(huì)對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)帶來損傷乃至疾病,如帕金森綜合癥。細(xì)胞內(nèi)不同區(qū)域內(nèi)錳離子的水平存在差異,其相關(guān)的功能也不同。然而,不同亞細(xì)胞區(qū)域內(nèi)錳離子的穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)機(jī)制及濃度變化與化學(xué)生物學(xué)過程的關(guān)聯(lián)仍然很不清楚。因此,迫切需要發(fā)展準(zhǔn)確檢測(cè)不同亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)內(nèi)錳離子濃度的方法。熒光成像法由于具有高靈敏度、高選擇性、快速簡便等優(yōu)點(diǎn),已被廣泛應(yīng)用在生物學(xué)、化學(xué)及醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。目前,熒光成像檢測(cè)細(xì)胞器內(nèi)錳離子的報(bào)道很少。因此,急需發(fā)展精確定位不同亞細(xì)胞區(qū)域的新型熒光探針,實(shí)現(xiàn)對(duì)錳離子濃度變化的高靈敏度和高選擇性的成像檢測(cè),為揭示與錳離子相關(guān)的生物學(xué)過程和疾病的發(fā)生發(fā)展分子機(jī)制提供理想的工具�；谏鲜鲈�,我們?cè)O(shè)計(jì)合成了一系列檢測(cè)錳離子的新型熒光探針,并將其應(yīng)用于細(xì)胞及活體成像分析。本論文的具體工作內(nèi)容如下:(一)以雙環(huán)己基吡啶取代大環(huán)為配體,以帶有脂溶性陽離子的花菁(Cy)作為熒光團(tuán),通過共價(jià)連接,構(gòu)建了能夠定位于線粒體,檢測(cè)錳離子的新型近紅外熒光探針Cy-MitoMn。由于光誘導(dǎo)電子轉(zhuǎn)移機(jī)理(PET),探針本身的近紅外熒光被猝滅,加入錳離子后,與配體結(jié)合,形成絡(luò)合物,有效地阻斷PET效應(yīng),使花菁近紅外熒光恢復(fù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示當(dāng)錳離子濃度增加時(shí),Cy-MitoMn最大發(fā)射波長784 nm處的熒光不斷增強(qiáng),探針檢測(cè)錳離子的線性范圍為0-2.4μM,檢測(cè)限為12 nM,探針與錳離子的解離常數(shù)Kd為2.48x10-6 M。該探針成功地對(duì)人體肝細(xì)胞線粒體內(nèi)錳離子濃度變化進(jìn)行了可視化檢測(cè),并首次實(shí)現(xiàn)了活體水平上錳離子的熒光成像分析。此外,細(xì)胞內(nèi)適量錳離子也可以有效的阻斷細(xì)胞凋亡過程。該探針將為探究線粒體錳離子相關(guān)的生物學(xué)過程以及錳離子與線粒體氧化應(yīng)激的關(guān)聯(lián)提供了理想的成像方法。(二)以雙環(huán)己基吡啶取代大環(huán)為配體,連接熒光染料BODIPY,構(gòu)建了能夠定位于細(xì)胞質(zhì)的新型熒光探針BDP-CytoMn。由于PET作用,BODIPY的熒光被猝滅,加入錳離子后,與配體結(jié)合,阻斷PET效應(yīng),使BODIPY熒光恢復(fù)。該探針能夠快速響應(yīng)錳離子的濃度變化。
【圖文】：

接觸錳是導(dǎo)致錳含量變化的主要原因之一，如從事鐵合金冶件和玻璃陶瓷等職業(yè)的人員更容易使體內(nèi)的錳離子濃度超P）和黑質(zhì)（SN）中的錳離子過度積累，可導(dǎo)致神經(jīng)性疾流行病學(xué)的研究表明長期處于一些高錳的環(huán)境中更容易增是錳中毒或者是帕金森氏病，其造成的運(yùn)動(dòng)障礙都是漸進(jìn)神經(jīng)結(jié)構(gòu)的損傷。除此之外，還會(huì)引起多巴胺的神經(jīng)性變、信號(hào)傳導(dǎo)異常、氧化應(yīng)激與激活細(xì)胞死亡程序等[9-12]。從錳離子會(huì)優(yōu)先集中到線粒體，，當(dāng)線粒體中的錳離子過高時(shí)制和增加活性氧的產(chǎn)生，進(jìn)而影響抗壞血酸和谷胱甘肽中，佛羅里達(dá)大學(xué)的科學(xué)家已經(jīng)報(bào)道了二價(jià)錳離子可以刺激放過氧化氫（H2O2），在一定程度上揭示了錳離子與活性1）[13]。

圖 1-4 Fluorescence emission spectrum of CdTe QDg Cui 等人發(fā)展了一種新型的通過調(diào)節(jié) pH 可以熒光探針[22]。文章中作者介紹了探針在緩沖液入銅離子后對(duì) pH 不敏感。當(dāng) pH = 8.2 時(shí)，只有是當(dāng) pH = 11.0 時(shí)，二價(jià)錳離子對(duì)探針有明顯的大,檢測(cè)限為 10 nM（圖 1-5）。
【學(xué)位授予單位】：山東師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O657.3

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2531035