發(fā)布時間：2017-04-25 12:00

  本文關鍵詞：放射性、熒光探針在分子與細胞成像中的應用研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：近年來,納米探針已經成為一種有效地細胞成像工具,因為它有能力負載盡可能多的小分子探針從而達到所需要的信號。然而,納米探針通常面臨著攝取低和靶向難的問題,此外還有制備繁瑣和重現(xiàn)性差等問題。自組裝是自然界中比較普遍和重要的過程,它能夠很容易解決上述問題。我們利用一個生物相容性的縮合反應,即半胱氨酸上的1,2-氨基硫醇基團和CBT上的腈基基團之間的反應,該反應可以在很低濃度(μM)被pH,還原和蛋白酶等因素在細胞內控制性組裝成納米粒子。我們設計了/Acetyl-Arg-Val-Arg-Arg-Cys(StBu)-Tyr(I-125)-CBT (1)用于在腫瘤細胞中自組裝放射性納米粒子(125I-NPs).探針進入細胞后,Cys上的雙硫鍵會被細胞內的谷胱甘肽還原,然后RVRR片段會被furin酶剪切,生成中間體1-Core。兩個1-Core會迅速生成兩親性二聚體1-Dimer,其含有親酯性的芳香大環(huán)由于π-π堆疊作用能夠自組裝放射性l25I-NPs。生成的放射性納米粒子一方面可以聚集細胞內的信號,另一方面由于納米堆疊以及親酯性會阻止被泵出細胞。同時我們也設計了對照化合物(1-Scr),1-Scr是不能被酶識別剪切,從而不能在細胞里發(fā)生自組裝。與對照化合物1-Scr相比,放射性探針1在腫瘤細胞中有明顯的攝取增強,有望進一步用于活體腫瘤成像。 生物硫醇(Biothiols),如半胱氨酸(Cys),高半胱氨酸(Hcy),和谷胱甘肽(GSH),通過維持硫醇的還原和氧化形式對生物系統(tǒng)中氧化還原平衡起著關鍵作用。通常地,細胞內的生物硫醇的變化與疾病的狀態(tài)密切相關,比如白細胞損失,牛皮癬,肝損傷,癌癥,獲得性免疫缺陷綜合征(AIDS)和心血管疾病等。因此,對這些含巰基的生物分子在生物系統(tǒng)的含量水平的評估可能有助于一些疾病的早期診斷。我們設計的基于磺胺自淬滅的熒光探針1,當加入Cys,Hcy,和GSH時,開啟熒光的發(fā)射峰分別在522,517,和490nm。和其他的磺胺類探針不同(只經歷還原過程),熒光探針1分別經歷了GSH還原,Cys縮合和還原,Hcy縮合和還原并依次生成了CBT, Aminoluciferin,和CBTHcy三種不同的熒光產物。熒光探針1由于其高靈敏度和好的選擇性,成功地用于在20種氨基酸中區(qū)分檢測生物硫醇。同時,熒光探針1通過比例熒光計算成功地用于活細胞中區(qū)分檢測Cys和GSH。 快速而簡便的選擇性檢測以及吸附Cd2+離子對于環(huán)境保護和人類健康都具有十分重要的意義。超分子水凝膠由于其具有生物相容性、可降解等優(yōu)異特性,吸引了研究者們廣泛的興趣。因此,深入的研究水凝膠在金屬離子,生物標志物的檢測成像等方面具有很大的應用價值。我們設計了一個基于聯(lián)吡啶的凝膠因子1可以快速選擇性檢測并可視化吸附去除Cd2+離子。凝膠因子1結合Cd2+離子后,在470nm產生很強的熒光發(fā)射(增強86倍),并用于水中以及細胞中定性定量檢測Cd2+離子。凝膠因子1在質量分數(shù)1.5wt%,調節(jié)pH至5.5會自組裝形成水凝膠納米材料,并且可以用其可視化檢測和吸附Cd2+離子。 金屬配體作用在自然生物體系中起著重要的作用。在過去幾年內,基于配位的自組裝體系已經演變成一個完善的策略通過金屬-配體作用來構造新穎的納米結構。在金屬-配體作用中,金屬-聯(lián)吡啶的配位作用通常用來將構建模塊組裝成高級納米結構。我們設計了基于聯(lián)吡啶衍生物1,包含2-氰基-6-氨基苯并噻唑(CBT)和半胱氨酸基團為了分子內環(huán)化反應繼而自組裝成納米環(huán)。聯(lián)毗啶部分與賴氨酸的側鏈氨基相連是設計用來形成納米環(huán)后和金屬離子絡合。詳細來說,TCEP還原后,1的雙硫鍵被還原,誘發(fā)分子內縮合反應生成大環(huán)分子產物3。然后兩親性的分子3會馬上自組裝成納米結構(這里是納米環(huán))并且在環(huán)狀表明富集豐富的聯(lián)毗啶基團。一旦加入金屬離子(比如,Fe2+),由于Fe2+-聯(lián)吡啶的配位作用,納米環(huán)會聚集在一起形成更高級的納米結構。
【關鍵詞】：分子成像 放射性成像 熒光成像 縮合反應 自組裝
【學位授予單位】：中國科學技術大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：Q6-33;O657.3
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-13
• 第一章 緒論13-43
• 1.1 分子成像技術概述13-16
• 1.2 放射性核素成像16-18
• 1.3 光學成像技術進展18-30
• 1.3.1 熒光探針在檢測生物硫醇的研究應用18-26
• 1.3.2 光學探針在檢測鎘離子的研究應用26-30
• 1.4 本論文的設計思想及研究內容30-34
• 1.4.1 放射性探針用于furin酶成像的設計30-31
• 1.4.2 熒光探針的設計31-32
• 1.4.3 Fe~(2+)-聯(lián)吡啶螯合聚集納米環(huán)的提出32-34
• 參考文獻34-43
• 第二章 自組裝放射性納米粒子增強腫瘤細胞攝取43-63
• 2.1 引言43
• 2.2 本課題的提出和實驗設計43-44
• 2.3 實驗方法44-50
• 2.3.1 實驗方法及儀器型號44-45
• 2.3.2 細胞培養(yǎng)45
• 2.3.3 化合物的合成45-50
• 2.4 結果與討論50-60
• 2.4.1 化合物的合成過程50-51
• 2.4.2 體外酶切驗證和表征51-54
• 2.4.3 免疫熒光染色54-55
• 2.4.4 細胞毒性實驗(MTT法)55-56
• 2.4.5 細胞攝取實驗56-57
• 2.4.6 在MDA-MB-468細胞中自組裝成納米粒子57-59
• 2.4.7 細胞洗脫實驗59-60
• 2.5 本章小結60-61
• 參考文獻61-63
• 第三章 熒光探針用于溶液以及細胞中區(qū)分檢測生物硫醇的研究63-89
• 3.1 引言63-64
• 3.2 本課題的提出與實驗設計64
• 3.3 實驗方法64-70
• 3.3.1 實驗方法及儀器型號64-65
• 3.3.2 細胞培養(yǎng)65
• 3.3.3 化合物的合成65-70
• 3.4 結果與討論70-82
• 3.4.1 化合物的合成過程70
• 3.4.2 選擇性和抗干擾實驗70-71
• 3.4.3 反應機理研究71-77
• 3.4.4 體外區(qū)分檢測Cys,Hcy,or GSH77-79
• 3.4.5 細胞毒性實驗79-80
• 3.4.6 活細胞區(qū)分檢測Cys和GSH80-82
• 3.5 小結82-84
• 參考文獻84-89
• 第四章 基于聯(lián)吡啶超分子水凝膠可視化熒光檢測和吸附Cd~(2+)的研究89-113
• 4.1 引言89
• 4.2 本課題的提出和實驗設計89-90
• 4.3 實驗方法90-94
• 4.3.1 實驗方法及儀器型號90
• 4.3.2 細胞培養(yǎng)90-91
• 4.3.3 化合物的合成91-94
• 4.4 結果與討論94-108
• 4.4.1 化合物的合成過程94
• 4.4.2 體外定性定量檢測Cd~(2+)離子94-99
• 4.4.3 熒光機理研究99-100
• 4.4.4 選擇性實驗100-102
• 4.4.5 細胞毒性實驗102-103
• 4.4.6 細胞中Cd~(2+)離子檢測103-105
• 4.4.7 1 的成膠以及使用Gell可視化檢測Cd~(2+)離子105-107
• 4.4.8 Gel I可視化吸附Cd~(2+)離子107-108
• 4.5 小結108-109
• 參考文獻109-113
• 第五章 基于Fe~(2+)-聯(lián)吡啶螯合聚集納米環(huán)113-127
• 5.1 引言113
• 5.2 本課題的提出和實驗設計113-114
• 5.3 實驗方法114-117
• 5.3.1 實驗方法及儀器型號114
• 5.3.2 化合物的合成114-117
• 5.4 結果與討論117-122
• 5.4.1 化合物的合成過程117
• 5.4.2 還原控制縮合反應以及Fe~(2)-聯(lián)吡啶配位促進自組裝的研究117-122
• 5.5 小結122-123
• 參考文獻123-127
• 致謝127-129
• 在讀期間發(fā)表的學術論文129-130

【共引文獻】

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  本文關鍵詞：放射性、熒光探針在分子與細胞成像中的應用研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：326254