熒光探針憑借其技術(shù)簡(jiǎn)單,結(jié)構(gòu)靈活,靈敏度好,無(wú)創(chuàng)檢測(cè)等特點(diǎn),已成為生物檢測(cè)的重要工具。然后,細(xì)胞環(huán)境較為復(fù)雜,熒光探針在檢測(cè)時(shí)面臨諸多問題。理想的熒光探針應(yīng)具有高滲透性,無(wú)背景干擾,較低的光漂白和光毒性,以助于生物體系內(nèi)的實(shí)時(shí)檢測(cè)和長(zhǎng)時(shí)間觀察而不損害細(xì)胞。為了解決這些困擾,雙光子熒光探針孕育而生。另外,雙光子顯微成像技術(shù)與雙光子探針的完美結(jié)合,促進(jìn)了探針的進(jìn)步。雙光子顯微成像技術(shù)是將近紅外光子作為激發(fā)光源,長(zhǎng)波低能量的激發(fā)光,提高了探針在檢測(cè)時(shí)的穩(wěn)定性和時(shí)空分辨率,降低了光漂白和光毒性,有助于探針在細(xì)胞,組織和活體中的應(yīng)用。近年來(lái),雙光子熒光探針已成為生命醫(yī)學(xué)中極其重要的研究工具。亞細(xì)胞器線粒體不僅僅為細(xì)胞提供源源不斷的能量,而且還與細(xì)胞分化,增殖,凋亡和信息的傳遞等有關(guān)。細(xì)胞內(nèi)黏度與信號(hào)的傳導(dǎo),生物分子的相互作用和代謝物的擴(kuò)散息息相關(guān),在亞細(xì)胞水平亦是如此。線粒體基質(zhì)黏度的異常變化誘使線粒體網(wǎng)組織的改變,進(jìn)而影響代謝的擴(kuò)散,這與許多的疾病和功能障礙有關(guān)(糖尿病,阿爾茨海默病,動(dòng)脈粥樣硬化)。細(xì)胞內(nèi)SO2主要通過含硫氨基酸的氧化或亞磺酰丙酮的氧化分解產(chǎn)生,細(xì)胞內(nèi)除了以SO2氣態(tài)分子的形式純?cè)谕?還以HSO3-/SO32-及其鹽的形式存在。SO2可作為氣態(tài)信號(hào)分子介導(dǎo)生理過程,也可以作為抗氧化劑和抗還原劑調(diào)節(jié)氧化還原平衡。線粒體SO2被認(rèn)為可顯著減輕心肌損傷和異丙腎上腺素誘導(dǎo)的線粒體的腫脹和變形。溶酶體是大多數(shù)動(dòng)/植物細(xì)胞中常見的亞細(xì)胞器,它包含多種水解酶。溶酶體極性是生物微環(huán)境中重要的參數(shù),不僅影響自身的形狀,結(jié)構(gòu)和膜透性,而且決定了水解酶的相互作用。溶酶體極性與大分子的分解,水解酶的活性,消化細(xì)胞碎片,自噬,清除受損結(jié)構(gòu)有關(guān)。另外,溶酶體各區(qū)域極性差異明顯。在細(xì)胞凋亡過程中,溶酶體極性可作為反應(yīng)因子來(lái)觀察細(xì)胞微環(huán)境變化,這對(duì)研究細(xì)胞生物學(xué)和腫瘤病理學(xué)具有重要的意義。通過大量的文獻(xiàn)閱讀和本課題組的工作積累,本文設(shè)計(jì)合成了兩種咔唑?yàn)槟阁w的亞細(xì)胞器定位的微環(huán)境雙光子熒光探針,并用精準(zhǔn)的化學(xué)結(jié)構(gòu)表征手段對(duì)中間產(chǎn)物和目標(biāo)化合物進(jìn)行結(jié)構(gòu)驗(yàn)證,測(cè)試了其光學(xué)性能和生物性能并取得了一系列有意義的成果。1.設(shè)計(jì)合成了雙檢測(cè)線粒體黏度和SO2衍生物的雙光子熒光探針MCB。向N-乙基-咔唑母體引入強(qiáng)吸電子基3-甲基苯并噻唑碘摀鹽和弱給電子對(duì)甲氧基苯乙炔,整體形成一個(gè)強(qiáng)的ICT系統(tǒng)。當(dāng)MCB為整體時(shí),與N-乙基-咔唑母體雙鍵連接3-甲基苯并噻唑碘摀鹽可做為分子轉(zhuǎn)子檢測(cè)黏度,其紅色熒光發(fā)射峰在566 nm處。當(dāng)SO2衍生物通過邁克爾加成反應(yīng)與MCB的α,β-不飽和乙烯基-3-甲基苯并噻唑摀部分反應(yīng)時(shí),共軛體系被破壞,并且剩余的弱ICT系統(tǒng)導(dǎo)致短波發(fā)射,其藍(lán)色熒光發(fā)射峰在392 nm處。隨著SO2衍生物的滴加,溶液逐漸從黃色變成無(wú)色。MCB對(duì)SO2衍生物的檢測(cè)具有較低的檢測(cè)限(2 nM)和較快的反應(yīng)時(shí)間(～60 s),可以高效靈敏的檢測(cè)內(nèi)源SO2衍生物。此外,MCB檢測(cè)黏度和SO2衍生物的熒光發(fā)射不會(huì)互相干擾。MCB具有優(yōu)秀的雙光子性能,細(xì)胞毒性低,小鼠肝臟切片組織穿透深度達(dá)到120 um,細(xì)胞成像顯示專一定位線粒體。MCB可定量檢測(cè)溶液和細(xì)胞中的黏度,通過熒光壽命成像,定量分析細(xì)胞的黏度分布。MCB可以檢測(cè)溶液和細(xì)胞線粒體中內(nèi)/外源SO2衍生物,可視化檢測(cè)斑馬魚的黏度和HSO3-。2.設(shè)計(jì)合成了溶酶體定位的雙光子極性熒光探針PCT。通過向咔唑母體引入一個(gè)溶酶體靶向定位基團(tuán)和一個(gè)極性響應(yīng)的基團(tuán)來(lái)設(shè)計(jì)并合成雙光子熒光探針PCT。在PCT探針分子中,堿性四乙烯吡啶基為溶酶體定位組,氮乙基咔唑是雙光子熒光團(tuán),三苯胺烯酮基為極性響應(yīng)基團(tuán)并形成一個(gè)良好的D-π-A結(jié)構(gòu),典型的ICT機(jī)理分子構(gòu)型,是極性分子設(shè)計(jì)的必要條件,各結(jié)構(gòu)單元相連構(gòu)成一個(gè)大的共軛體系。通過光學(xué)測(cè)試發(fā)現(xiàn)PCT對(duì)溶劑的極性變化有良好的熒光響應(yīng),可定量檢測(cè)溶液極性。PCT具有優(yōu)良的雙光子性能,不受溫度和pH的影響。在HeLa細(xì)胞細(xì)胞毒性和共定位試驗(yàn)表明,PCT細(xì)胞毒性低和較好的溶酶體定位。另外,通過雙光子熒光共聚焦細(xì)胞成像,觀察細(xì)胞凋亡過程中溶酶體極性的變化。
【學(xué)位單位】：安徽大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：O657.3;Q244
【部分圖文】：

（Ｌｙｓｏ－ＭＣＯ和ＭＰＣＢ）。在探針ＭＣＢ的結(jié)構(gòu)中，作為強(qiáng)供體基團(tuán)的Ｎ－乙基＿逡逑咔唑和雙光子熒光團(tuán)與弱供體基團(tuán)對(duì)甲氧基苯乙炔連接以形成弱分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)逡逑移（ＩＣＴ）系統(tǒng)（圖２－１），其中根據(jù)我們合成的探針Ｌｙｓｏ－ＭＣＯ的光物理特性，逡逑己知在短波長(zhǎng)（約４００ｎｍ）處具有熒光發(fā)射峰［１５４］。由于Ｎ－乙基咔唑與３－甲基苯逡逑并噻唑

本文編號(hào)：2826814