【摘要】：細胞的大多數(shù)新陳代謝主要在線粒體上完成,線粒體參與很多過程包括:ATP產(chǎn)生,氧化還原場所,細胞凋亡等。細胞凋亡過程中,線粒體會受損,并影響細胞內(nèi)的平衡,甚至會導致人體的神經(jīng)退行性和神經(jīng)肌肉等疾病。因此,監(jiān)測細胞凋亡過程的進展對于疾病進展的評估是非常重要的。傳統(tǒng)的凋亡檢測方法,例如TUNEL試驗和Annexin V-FITC凋亡試驗,是繁瑣的,不能給出實時結(jié)果。因此,非常需要實時監(jiān)測細胞凋亡過程的方法。在所有開發(fā)的細胞凋亡方法中,基于熒光探針的光學測定已被廣泛接受,因為它們便于精確和經(jīng)濟地操作,并且可以檢測生物環(huán)境中的目標分析物。因此,開發(fā)雙光子熒光探針檢測細胞凋亡是非常好的思路。生物硫醇如Cys,Hey和GSH參與很多的生物過程。生物硫醇水平的異常會導致許多疾病的發(fā)生。并且Cys比GSH和Hcy更容易被氧化,對線粒體ROS(活性氧)的波動更敏感。因此,Cys的減少可以作為細胞凋亡的早期標記。檢測早期細胞凋亡對于疾病的治療有很好的幫助,因此,監(jiān)測線粒體中的Cys水平對于生物醫(yī)學研究和診斷非常重要。到目前為止,已經(jīng)開發(fā)了很多方法來檢測生物硫醇,例如伏安法等。這些方法提供高精度,但它們需要熟練的工人,昂貴的分析儀器和繁瑣的預處理程序。在所開發(fā)的所有方法中,基于熒光探針的光學測定已被廣泛接受,因為它們便于精確和經(jīng)濟地操作,并且可以檢測生物環(huán)境中的目標分析物。極性在化學研究中是一個重要參數(shù)。并且有些有機、無機過程與周圍的極性密切相關。在生物系統(tǒng)上,特別是在細胞系統(tǒng)里,極性決定了一些蛋白質(zhì)和酶的相互作用并反映了一些細胞器膜的滲透性。此外,極性的異常變化可能和某些疾病息息相關。需要開發(fā)新工具檢測活細胞中的極性。細胞凋亡過程中會導致線粒體極性發(fā)生變化,可以開發(fā)用于線粒體靶向定位的雙光子熒光探針,用于迅速并準確地監(jiān)測極性的波動,這對于細胞凋亡的探究具有非常大的意義。咔唑是一個非常好的雙光子熒光團母體,因此我們課題組以咔唑為母體已經(jīng)做了大量的工作。咔唑母體上可以修飾的位點比較多,這為熒光探針的設計提供了好的基礎。據(jù)報道設計Cys和極性探針時,首先選擇ICT機制,不僅有利于實現(xiàn)雙通道檢測分析物,而且ICT機制對極性非常敏感。因此本文中我們在咔唑的基礎上合成了檢測線粒體Cys和極性的探針。更重要的是,兩個探針都能夠?qū)崟r雙通道TPM可視化細胞凋亡,這對于研究細胞凋亡具有很大的意義,并且提供了一個好的思路。(1)我們分別合成了一維/二維ICT系統(tǒng)的一對咔唑衍生物(Mito-SCHO和Mito-DCHO)。它們都可以通過三個步驟簡單地合成。正如預期的那樣,具有二維ICT系統(tǒng)的Mito-DCHO可以特異性檢測Cys,具有比率信號(119nm發(fā)射偏移)。咔唑骨架的供體(D)和Mito-DCHO中雙醛基團的受體(A)構(gòu)成了強大的ICT系統(tǒng),這也賦予探針所需的雙光子特征。此外,三苯基磷(TPP)作為線粒體定位基團。更重要的是,我們通過檢測線粒體氧化應激水平,實現(xiàn)了對早期細胞凋亡的監(jiān)測。(2)我們合成了兩個化合物Mito-1和Mito-PF,其中Mito-1在檢測極性的同時會受粘度的干擾,而Mito-PF特異性響應極性,不受外界環(huán)境的影響。Mito-PF的四乙炔氟作為極性的響應基團,苯并噻唑鹽作為線粒體定位基團。Mito-PF可以很好地定位于線粒體中,同時具有良好的生物相容性。更重要的是,我們通過檢測線粒體極性波動,實現(xiàn)了對細胞凋亡的監(jiān)測。
【圖文】：

１５邐１６逡逑圖１－３探針１２－１６的結(jié)構(gòu)式。逡逑Ｆｉｇ．邋１－３邋Ｃｈｅｍｉｃａｌ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ邋ｏｆ邋ｐｒｏｂｅ邋１２－１６．逡逑Ｓｏｎｇ等人合成了一個探針（１２）可以同時區(qū)分ＧＳＨ和Ｃｙｓ／Ｈｃｙ。探針響應逡逑硫醇主要機制是基于分子內(nèi)重排和硫解。而且探針可以進行細胞中響應ＧＳＨ和逡逑Ｃｙｓ／Ｈｃｙ，有很好的應用前景［４９】。逡逑Ｓｕｎ等人開發(fā)一種簡單易合成且新型的熒光探針（１３），探針有不同的反應逡逑位點去分別響應Ｃｙｓ，Ｈｅｙ和ＧＳＨ。并且探針可以在細胞中檢測Ｃｙｓ，Ｈｅｙ和逡逑ＧＳＨ具有不同的響應信號，以此達到單個探針對多個分子目標進行響應。減少逡逑了合成成本，和方便快捷的檢測生物硫醇，具有很好的生物應用價值［ＳＱ］。逡逑６逡逑

應位點的比率式雙光子焚光探針。Ｙａｎｇ及其同事報道了一種單醛功能化雙光子逡逑熒光探針ＣＡｌ［４0Ｉ，，它利用二維ＩＣＴ系統(tǒng)顯示了其對Ｃｙｓ的特異性選擇的ｔｕｍ－ｏｎ逡逑熒光響應（圖２－１Ａ）。根據(jù)我們的密度泛函理論（ＤＦＴ）計算結(jié)果（圖２－３），逡逑我們設想其對Ｃｙｓ的比率響應的失敗是由于咔唑和吡啶部分之間剩余的強ＩＣＴ逡逑效率。對其對Ｃｙｓ的特異性預測，咔唑中的二維ＩＣＴ系統(tǒng)可以調(diào)節(jié)探針和Ｃｙｓ／Ｈｅｙ逡逑之間的反應速率。為了證實我們的猜想，我們分別懫用一維／二維ＩＣＴ系統(tǒng)（圖逡逑２－１Ａ）設計并合成了一對咔唑衍生物（Ｍｉｔｏ－ＳＣＨＯ和Ｍｉｔｏ－ＤＣＨＯ）。它們都逡逑可以僅在三個步驟中容易地合成（圖２－２），并且探針和中間體的結(jié)構(gòu)均通過ＮＭＲ逡逑和ＥＳＩ－ＭＳ譜確認。逡逑正如預期的那樣，具有二維ＩＣＴ系統(tǒng)的Ｍｉｔｏ－ＤＣＨＯ可以作為線粒體靶向的逡逑比率雙光子熒光探針，用于特異性響應Ｃｙｓ，并具有大的發(fā)射峰偏移（１１９ｍｎ）。逡逑咔唑部分作為供體（Ｄ）共享，雙醛基團作為二維ＩＣＴ系統(tǒng)末端的受體（Ａ）作逡逑為Ｃｙｓ的識別位點，賦予探針良好的雙光子吸收特性，同時提氋ＩＣＴ效率。相逡逑反
【學位授予單位】：安徽大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：Q255;O657.3

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本文編號：2690293