細(xì)胞pH是一個重要的生理參數(shù),影響細(xì)胞許多生理活動,包括細(xì)胞代謝、細(xì)胞增殖與凋亡、物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)與降解等,在諸多細(xì)胞生物學(xué)過程中擔(dān)任至關(guān)重要的角色。細(xì)胞中存在多種具有不同pH環(huán)境的細(xì)胞器并發(fā)揮著各自的功能。細(xì)胞pH失衡會引起其功能紊亂,引發(fā)多種病癥,如神經(jīng)退行性疾病、癌癥等疾病。因此,動態(tài)監(jiān)測生物系統(tǒng)中pH的變化是至關(guān)重要的。在眾多的檢測方法中,由于熒光成像法具有如可視化、分辨率高、無損檢測等優(yōu)勢,許多熒光探針被設(shè)計合成用于pH檢測。然而,一些pH熒光探針仍存在如發(fā)射波長短和光漂白作用強(qiáng)等缺點,限制了其進(jìn)一步應(yīng)用。苯并噻二唑分子結(jié)構(gòu)中的缺電子雜環(huán)使其具有很強(qiáng)的吸電子能力,常作為電子受體單元。苯并噻二唑具有良好的光物理特性,包括熒光量子產(chǎn)率高、光穩(wěn)定性良好和Stokes位移較大,被廣泛用于制備有機(jī)電子材料。近年來,陸續(xù)報道了苯并噻二唑（苯并雙噻二唑）類熒光探針用于生物（醫(yī)學(xué)）成像,然而對于響應(yīng)型苯并噻二唑衍生物類熒光探針的研究較少,且少有這類探針被用于pH檢測�；谝陨涎芯勘尘�,本論文以苯并噻二唑衍生物為基礎(chǔ),合理設(shè)計了幾種基于苯并噻二唑衍生物的pH響應(yīng)型熒光探針,實現(xiàn)了對pH的靈敏檢測。同時... 

【文章來源】：華東師范大學(xué)上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級別】：碩士

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探針Lyso-hNR用于細(xì)胞溶酶體pH的檢測[43]

第一章緒論3基）嗎啉將探針Lyso-hNR定位到溶酶體。探針Lyso-hNR選擇性好，具有合適溶酶體定位的pKa（5.04），且對pH響應(yīng)快速、靈敏度高。探針Lyso-hNR被用于追蹤由氯喹或細(xì)胞凋亡引起的細(xì)胞溶酶體pH變化。Lin課題組[44]合成了雙位點熒光探針Cyto-Lyso用于細(xì)胞質(zhì)和溶酶體中pH比例成像。如圖2所示，該探針分子中，7-羥基香豆素作為中性pH范圍的響應(yīng)位點，用于檢測細(xì)胞質(zhì)pH；氨基羅丹明作為酸性環(huán)境下的響應(yīng)位點，用于檢測溶酶體pH。探針Cyto-Lyso能同時靶向細(xì)胞質(zhì)和溶酶體，且能高靈敏度地定量檢測這兩個位置的pH變化。更重要的是，探針Cyto-Lyso首次成功揭示了在自噬過程中細(xì)胞溶酶體和細(xì)胞質(zhì)pH值的變化，即均出現(xiàn)下調(diào)。圖2探針Cyto-Lyso對中性和酸性范圍內(nèi)pH的響應(yīng)機(jī)理[44]。Fig.2ThesensingmechanismofCyto-LysotopHinneutralandacidranges[44].1.2基于BODIPY骨架的pH熒光探針氟硼二吡咯（BODIPY）分子也具備許多優(yōu)秀的光物理性質(zhì)。常見的商品化探針如溶酶體靶向綠色熒光探針DND-26就是BODIPY結(jié)構(gòu)衍生合成的，BODIPY也作為一種熒光探針分子骨架被廣泛用于熒光檢測成像中[45,46]。由于BODIPY本身發(fā)綠色熒光，波長較短，可通過結(jié)構(gòu)修飾如擴(kuò)大其共軛結(jié)構(gòu)來改善探針的熒光發(fā)射波長[47]。Liu課題組[48]合成了三種基于BODIPY分子骨架的pH響應(yīng)熒光探針A-C（圖3），探針的4,4′-和2,6-位點修飾嗎啉基團(tuán)作為pH的響應(yīng)位點。探針A-C均在堿性條件下熒光增強(qiáng)，酸性條件下熒光減弱，也都具有良好的光穩(wěn)定性和pH選擇性。通過理論計算證明了探針A-C對pH的響應(yīng)機(jī)理是嗎啉質(zhì)子化引起光誘導(dǎo)電子轉(zhuǎn)移（PET）進(jìn)而淬滅熒光。此外，探針C具有深紅色熒光發(fā)射，可以有

第一章緒論4效降低背景干擾。探針C成功應(yīng)用于監(jiān)測細(xì)胞內(nèi)pH變化，為監(jiān)測活細(xì)胞pH提供了潛在的成像工具。圖3探針A-C對pH的響應(yīng)[48]。Fig.3ThesensingofprobeAtoCtopH[48].1.3基于萘二甲酰亞胺骨架的pH熒光探針萘二甲酰亞胺衍生物是一類具有高熒光量子產(chǎn)率和穩(wěn)定光性能的化合物，是熒光檢測成像中常見的分子骨架。常見的萘二甲酰亞胺分子熒光發(fā)射波長較短，可以通過合理的分子設(shè)計使探針具有雙光子、長發(fā)射波長等性質(zhì)以減少短發(fā)射波長帶來的干擾[49,50]。圖4熱休克過程中，探針NT1用于細(xì)胞溶酶體pH的檢測[51]。Fig.4FluorescentprobeNT1designedforsensinglysosomalpHduringheatstroke[51].Yin課題組[51]構(gòu)建了一種基于萘二甲酰亞胺的熒光開啟型pH探針NT1（圖


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