本文關鍵詞：比率型有機小分子熒光探針的合成及生物成像應用

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【摘要】：在細胞的諸多生物學過程中,如細胞增殖和凋亡、離子運輸、胞吞胞吐等,pH值都發(fā)揮著重要作用。某些細胞器內,如內涵體和植物液泡,它們有著區(qū)別于組織液的pH范圍(大概在pH 4～6之間)。另如溶酶體,pH在4.5～5.5之間,有利于促進細胞代謝過程中蛋白的降解。通常細胞功能的失調與細胞pH值的異常密切相關,并且細胞酸度異常與某些重大疾病如癌癥、老年癡呆等有著直接關系。因此,對細胞的pH進行有效監(jiān)測,提供有關pH變化的有效信息,有助于了解細胞的生理和病理變化過程,一直以來都得到研究者的關注�；钚宰杂苫诩毎S多的生理病理過程中起著重要作用。細胞中產生的超氧陰離子(O_2~(·-))被認為是呼吸鏈電子傳遞過程中產生的首種自由基,具有一定的氧化性和親核性。一氧化氮(NO)作為重要的信使分子,可快速透過生物膜擴散,在心、腦血管調節(jié)、神經、免疫調節(jié)等方面有著十分重要的生物學作用。O_2~(·-)和NO在生物體內通過反應可以生成具有強氧化性和親核性的過氧亞硝基陰離子(ONOO~-)。研究表明ONOO~-的強氧化性質使得蛋白質、脂質、核酸等生物大分子發(fā)生變性,對機體造成不可逆的損傷,如心腦疾病的發(fā)生發(fā)展即與ONOO~-具有密切的關系。因此準確測定ONOO~-的含量,對于在分子水平上解釋ONOO~-相關的損傷機制具有重要的意義�；跓晒馓结樀臒晒獬上穹椒ㄓ捎诰哂袩o損、可視化、原位等特點,在細胞及活體中生物活性物種的檢測中得到了廣泛應用。在細胞及活體水平上對酸度或者ONOO~-進行熒光定量檢測,可以提供更精準的生物學信息。然而由于生物樣品的非均質性、儀器激發(fā)光源的波動、探針濃度的不均一性以及細胞泄漏等,單激發(fā)、單發(fā)射型的熒光探針不可避免的受到上述因素的影響,從而給出失真的物質信息,進而影響到對生物體系信息的有效提取。所以,發(fā)展比率型熒光探針,不僅可以有效避免上述因素的干擾,而且對樣品的濃度波動可以給出定量的描述,從而保證了復雜生物環(huán)境下信息獲取的準確性與有效性。本論文設計合成了兩種比率熒光探針,分別實現(xiàn)了細胞及活體內pH值和ONOO~-的成像檢測。(一)以花菁熒光染料為母體,基于A-D-A結構設計合成了三種近紅外pH比率熒光探針Et-CY、PPh3-CY和morpholine-CY。三種探針均呈現(xiàn)隨著pH值升高,長波處發(fā)射峰的熒光逐漸降低,短波處發(fā)射峰的熒光逐漸升高,兩個發(fā)射峰之間的位移相差240～260 nm,具有良好的發(fā)射光譜分辨性。探針選擇性好、低毒性。其中Et-CY能在細胞內pH值4～8的范圍內靈敏變化。以Et-CY實現(xiàn)了Hep G2細胞在乏氧及氧糖剝奪-再灌注過程中pH的變化成像及定量檢測,同時小鼠活體的pH熒光成像效果良好。所得結果為生物學研究提供了高光譜分辨率、寬響應范圍的比率型酸度熒光探針。(二)以BODIPY為熒光團,偶聯(lián)半花菁,合成了選擇性響應ONOO~-的比率熒光探針BODIPY-Ratio。ONOO~-存在時,BODIPY-Ratio共軛結構中富電子的碳碳雙鍵被氧化性的ONOO~-打斷,呈現(xiàn)出長波處熒光強度降低,短波處熒光強度升高,熒光比值與ONOO~-的濃度呈良好的線性關系。BODIPY-Ratio對ONOO~-的響應靈敏度高、選擇性好,成功用于細胞內源性ONOO~-的比率成像,同時小鼠活體的熒光成像效果良好。所得結果為生物學研究提供了選擇性好、比率型的ONOO~-熒光探針。
【關鍵詞】：酸度 過氧亞硝基陰離子 比率熒光探針 細胞成像 活體成像
【學位授予單位】：山東師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：O657.3
【目錄】：

• 摘要6-8
• Abstract8-10
• 第一章 緒論10-37
• 1 小分子熒光探針的識別原理10-11
• 1.1 光誘導電子轉移機理（Photoinduced Electron Transfer，PET）10
• 1.2 分子內電荷轉移機理（Intramolecular Charge Transfer，，ICT）10
• 1.3 熒光共振能量轉移機理（ Fluorescence Resonance Energy Transfer ，F(xiàn)RET）10-11
• 1.4 激發(fā)單體-激基締合物機理（Monomer-Excimer）11
• 2 pH熒光分子探針的研究進展11-25
• 2.1 熒光增強型pH分子探針11-15
• 2.2 熒光比率型pH分子探針15-25
• 3 ONOO-熒光探針的研究進展25-32
• 參考文獻32-37
• 第二章 檢測細胞內pH的近紅外比率熒光探針37-70
• 1 引言37-38
• 2 實驗部分38-48
• 2.1 儀器及試劑38-40
• 2.2 試劑純化40
• 2.3 探針的合成40-45
• 2.4 探針熒光光譜的測定45-48
• 3 結果與討論48-67
• 3.1 pH探針的光譜性質考察48-55
• 3.2 干擾實驗55-56
• 3.3 共聚焦細胞成像實驗56-66
• 3.4 小鼠活體成像實驗66-67
• 4 小結67-68
• 參考文獻68-70
• 第三章 檢測細胞內ONOO-的比率熒光探針的合成與應用70-85
• 1 引言70-71
• 2 實驗部分71-77
• 2.1 儀器與試劑71-72
• 2.2 溶劑的純化72
• 2.3 BODIPY-Ratio的合成72-74
• 2.4 BODIPY-Ratio的熒光性質考察74-77
• 3 結果與討論77-83
• 3.1 BODIPY-Ratio的熒光光譜性質77-80
• 3.2 熒光干擾測試80
• 3.3 探針的MTT實驗80-81
• 3.4 BODIPY-Ratio的共聚焦成像實驗81-82
• 3.5 BODIPY-Ratio的小鼠活體成像實驗82-83
• 4 小結83-84
• 參考文獻84-85
• 附 合成產物譜圖85-97
• 作者發(fā)表的論文及參加的課題97-98
• 致謝98

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1 王姍姍;;小分子熒光探針在硫醇檢測中的最新研究進展[J];科技信息;2010年23期

2 向雨秘;龍少波;朱R

本文編號：848673