熒光探針由于具有操作簡單、靈敏度高、生物兼容性好等優(yōu)點成為化學(xué)和生物學(xué)研究領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的生物傳感器。硫化氫（H₂S）與生物硫醇是重要的活性硫物種（RSS）。在生物系統(tǒng)中,生物硫醇主要包括半胱氨酸（Cys）,同型半胱氨酸（Hcy）和谷胱甘肽（GSH）。H₂S與生物硫醇的含量在體內(nèi)發(fā)生異常容易導(dǎo)致一系列疾病。因此,高效、準(zhǔn)確地檢測H₂S和生物硫醇對于疾病的早期診斷和臨床治療具有重要的意義。但由于H₂S和生物硫醇化學(xué)性質(zhì)相似很難使用一種快速簡單的方法實現(xiàn)區(qū)分識別檢測H₂S和生物硫醇。本論文主要利用H₂S和生物硫醇親核性的差異,設(shè)計合成了幾種區(qū)分檢測H₂S和生物硫醇的熒光探針,同時利用H₂S和生物硫醇與探針反應(yīng)后產(chǎn)物的比色差異,實現(xiàn)了“裸眼”檢測H₂S,并且研究了探針對活細(xì)胞內(nèi)的H₂S和生物硫醇的檢測。具體研究工作如下:（1）設(shè)計合成了一種以香豆素衍生物作為熒光團,磺酸酯鍵作為... 

【文章來源】：山西大學(xué)山西省

【文章頁數(shù)】：100 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

探針1-1與H2S的識別機理圖

第一章緒論32011年，ChristopherJ.Chang教授課題組首次報道了基于疊氮基團檢測H2S的熒光探針[21]。探針1-1以羅丹明110為骨架結(jié)構(gòu)整體呈封閉內(nèi)脂構(gòu)象，在可見光區(qū)域沒有吸收特征。加入H2S后，-N3被還原為-NH2，由于氨基具有給電子作用使螺環(huán)打開，π-π共軛結(jié)構(gòu)恢復(fù)，在525nm處熒光增強。此外，發(fā)現(xiàn)該探針對H2S的選擇性遠(yuǎn)高于其他生物相關(guān)的活性硫（RSS），活性氧（ROS）和活性氮（RNS）其中包括谷胱甘肽和半胱氨酸。檢測限低至10μM。細(xì)胞實驗證實了該探針對內(nèi)源性H2S具有良好的熒光效應(yīng)。隨后，不同課題組根據(jù)這一策略開發(fā)了一系列通過改變熒光團來設(shè)計含疊氮基團的熒光探針1-2[22],1-3[23],1-4[24],1-5[25],1-6[26]。圖1.1探針1-1與H2S的識別機理圖Figure1.1Recognitionmechanismofprobe1-1andH2S圖1.2探針1-2,1-3,1-4,1-5,1-6的結(jié)構(gòu)圖Figure1.2Structuresofprobes1-2,1-3,1-4,1-5,1-62017年，花建麗教授課題組基于ICT反應(yīng)機理開發(fā)了一系列N-環(huán)化二萘嵌苯比色比率近紅外（NIR）熒光探針[27]。探針1-7，1-8和1-9使用N-環(huán)化二萘嵌苯作

基于香豆素骨架構(gòu)建的硫化氫/生物硫醇熒光探針及生物成像應(yīng)用4為給電子基團，而硝基是很強的吸電子基團，通過ICT過程極大地增加了探針1-7，1-8，1-9的吸收和發(fā)射波長。加入H2S，-NO2被還原，導(dǎo)致520nm處紫外吸收和680nm處熒光發(fā)射發(fā)生明顯的藍(lán)移。在pH實驗中，探針表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性。而不同的是探針1-8，1-9中分別引入三苯基磷鹽和嗎啉基團，實現(xiàn)線粒體和溶酶體中H2S的檢測。值得注意的是，1-8探針顯示出優(yōu)異的水溶性，可用于純體系下檢測H2S，從而確定了引入三苯基磷鹽可以大大提高探針1-8的水溶性，實現(xiàn)了首批基于N-環(huán)化二萘嵌苯的熒光探針。圖1.3探針1-7,1-8,1-9的結(jié)構(gòu)圖Figure1.3Structuresofprobes1-7,1-8,1-91.4.2基于H2S親核性的熒光探針2013年，崔京南教授課題組報道了一種基于溶酶體靶向定位的熒光探針用于檢測H2S[28]。探針1-10在1,8-萘二甲酰亞胺的4位引入二硝基苯醚基團作為H2S反應(yīng)位點，且在N-酰亞胺末端引入可溶酶體靶向的嗎啉基團。探針1-10在pH4-6范圍內(nèi)由于嗎啉氮到熒光團發(fā)生光誘導(dǎo)電子轉(zhuǎn)移（PET)，探針不顯示熒光響應(yīng)，證實了探針1-10在溶酶體中適用性。在水溶液中（CH3CN/PBS=1:9，pH7.4）添加10當(dāng)量的H2S，探針1-10表現(xiàn)出微弱的的背景熒光，并且在幾分鐘之內(nèi)觀察到了很高的熒光強度。細(xì)胞成像實驗中，探針1-10的高皮爾遜系數(shù)和重疊系數(shù)分別為0.885和1.419，表明探針可以特異性地定位在溶酶體中。探針1-10實現(xiàn)了首個可在數(shù)分鐘內(nèi)對活細(xì)胞溶酶體中的H2S成像的熒光探針。

【參考文獻】：
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