有機(jī)小分子熒光探針的設(shè)計(jì)及其在活性硫氧組分檢測(cè)中的應(yīng)用
發(fā)布時(shí)間：2021-09-02 00:10
活性硫組分和活性氧組分對(duì)我們的生存至關(guān)重要,并且在一系列生理和病理過(guò)程中都起到了重要的作用,各種檢測(cè)手段也應(yīng)運(yùn)而生。其中,分子熒光法作為一種新型的檢測(cè)手段,擁有反應(yīng)速度快、選擇性強(qiáng)、可對(duì)分析物實(shí)現(xiàn)無(wú)損的原位檢測(cè)等特點(diǎn),在疾病的診斷和治療中起到了越來(lái)越重要的作用,被廣泛應(yīng)用于生物學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)、環(huán)境學(xué)以及眾多交叉學(xué)科領(lǐng)域。本論文第一章簡(jiǎn)單介紹了分子熒光的產(chǎn)生機(jī)理以及一些常見活性氧組分（HClO/ClO-）和活性硫組分（H2S、Cys）的生理作用、檢測(cè)方法和研究進(jìn)展,闡述了常見反應(yīng)型熒光探針測(cè)定這些檢測(cè)物的機(jī)理并歸納總結(jié)了在該領(lǐng)域研究前沿的探針。第二章,設(shè)計(jì)了基于聚集誘導(dǎo)發(fā)光的小分子熒光探針,將丙烯酰氯與聚集誘導(dǎo)熒光團(tuán)DPAS結(jié)合后形成丙烯酸酯,同時(shí)猝滅了DPAS的熒光。當(dāng)半胱氨酸（Cys）一端的巰基與探針發(fā)生邁克爾加成后,另一端的氨基再迅速進(jìn)攻羰基發(fā)生環(huán)化反應(yīng),并釋放熒光基團(tuán),從而實(shí)現(xiàn)對(duì)半胱氨酸的測(cè)定。該探針具有較大的斯托克斯位移、較低的檢測(cè)限、良好的選擇性和抗干擾能力,可實(shí)現(xiàn)對(duì)細(xì)胞脂滴內(nèi)半胱氨酸的靶向測(cè)定。第三章,將常見的染料亞甲基藍(lán)和1,8-...
【文章來(lái)源】：蘭州大學(xué)甘肅省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁(yè)數(shù)】：109 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【部分圖文】：
硫化氫在人體內(nèi)的作用[1]
蘭州大學(xué)碩士學(xué)位論文有機(jī)小分子熒光探針的設(shè)計(jì)及其在活性硫氧組分檢測(cè)中的應(yīng)用2圖1-2哺乳動(dòng)物系統(tǒng)中H2S的產(chǎn)生和代謝途徑[2]Figure1-2BiochemicalpathwaysfortheproductionandmetabolismofH2Sinmammaliansystems[2]哺乳動(dòng)物細(xì)胞中H2S的產(chǎn)生和代謝是由酶調(diào)節(jié)的，這些酶幾乎分布在所有組織類型中，包括半胱氨酸裂解酶（CSE）和半胱氨酸合成酶（CBS），從而確保細(xì)胞中的半胱氨酸和同型半胱氨酸保持在適當(dāng)?shù)乃�。含硫底物可以通過(guò)如圖1-2所示的途徑相互轉(zhuǎn)化產(chǎn)生H2S。除CSE和CBS外，半胱氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶（CAT）和3-巰基丙酮酸硫轉(zhuǎn)移酶（3-MST）的聯(lián)合使用也能產(chǎn)生H2S[6]。研究發(fā)現(xiàn)，存在CSE缺陷的小鼠中出現(xiàn)了血壓升高的癥狀[7]，而在敲除了CBS的小鼠中則出現(xiàn)了生長(zhǎng)遲緩、心血管問(wèn)題和低生存率的狀況[8]�；贖2S強(qiáng)大的反應(yīng)性，生物體已經(jīng)發(fā)展出有效的手段來(lái)調(diào)節(jié)組織中的H2S濃度[9]。在過(guò)量的情況下，H2S是劇毒的，它與血紅蛋白如細(xì)胞色素C氧化酶結(jié)合，可破壞電子傳遞鏈[10]。在人體中，腸道內(nèi)充滿了能產(chǎn)生H2S的腸桿菌，是進(jìn)行解毒的主要場(chǎng)所[11]。而在細(xì)胞層面上，線粒體的解毒作用是通過(guò)硫醌還原酶（SQR）、硫氰酸酶（RHOD）和硫代氧化酶（SDO）將H2S轉(zhuǎn)化為亞硫酸鹽和硫代硫酸鹽而實(shí)現(xiàn)的。1.1.2硫醇生物硫醇（Thiols）是細(xì)胞中必不可少的分子，作為重要的抗氧化劑，在氧化應(yīng)激過(guò)程中起著重要作用。生物硫醇主要包括半胱氨酸（Cystein,Cys）、同型半胱氨酸（Homocystein,Hcy）和谷胱甘肽（Glutathion,GSH），它們是可與金屬離子結(jié)合和相互作用的螯合劑，也是信號(hào)傳導(dǎo)的媒介。在生理系統(tǒng)中，含巰基氨基酸在細(xì)胞中具有不同的重要作用，如Cys和Hcy參與細(xì)胞生長(zhǎng)，GSH在氧化還原穩(wěn)態(tài)中起關(guān)鍵作用[12-13]。Cys缺乏可引?
蘭州大學(xué)碩士學(xué)位論文有機(jī)小分子熒光探針的設(shè)計(jì)及其在活性硫氧組分檢測(cè)中的應(yīng)用41.3硫化氫的檢測(cè)進(jìn)展硫化氫具有很強(qiáng)的揮發(fā)性和反應(yīng)性，研究活細(xì)胞、組織和整個(gè)動(dòng)物體內(nèi)的H2S含量，對(duì)更全面地理解這些存在時(shí)間短暫的化學(xué)物質(zhì)如何在生理和病理過(guò)程中產(chǎn)生及發(fā)揮作用至關(guān)重要[21]。傳統(tǒng)的分析技術(shù)，如比色法和氣相色譜法為H2S的測(cè)定提供了有效的支持，但是這些方法難以用于高選擇性靈敏地檢測(cè)活細(xì)胞和組織中H2S的生成。為了應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，研究者基于對(duì)分子結(jié)構(gòu)及其功能的了解，開發(fā)設(shè)計(jì)并合成了生物兼容的反應(yīng)型熒光探針用于生命系統(tǒng)中H2S的高靈敏、高選擇性檢測(cè)[22]。硫化氫是最小的硫醇，可以作為簡(jiǎn)單的還原劑，也可以作為有機(jī)化學(xué)中的親核試劑以實(shí)現(xiàn)多種轉(zhuǎn)化。H2S的pKa1值為6.88，這意味著在正常生理pH的水溶液中超過(guò)三分之二的H2S以HS-陰離子形式存在，是一個(gè)良好的親核試劑[23]�；贖2S在有機(jī)和分析化學(xué)中的典型應(yīng)用，為開發(fā)靈敏度高和選擇性好的檢測(cè)活性硫組分的探針提供了基矗近些年來(lái)發(fā)展的反應(yīng)型H2S熒光探針主要基于疊氮化物的還原、親核反應(yīng)和硫化銅沉淀這幾種策略來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)H2S的測(cè)定。1.3.1基于H2S的還原性設(shè)計(jì)的探針圖1-3基于疊氮還原機(jī)理檢測(cè)H2S示意圖Figure1-3Mechanismbasedonthereductionofarylazidestoamines由于疊氮基團(tuán)和氨基在吸供電子能力上的明顯差異，基于疊氮基團(tuán)還原成氨基的機(jī)理，疊氮基團(tuán)被引入到了各種熒光團(tuán)上，如圖1-4中的香豆素（1-2）[24-25]、NBD（3）[26]、二氰甲基二氫呋喃（4）[27]、BOIPY（5）[28]等。這些以疊氮為識(shí)別基團(tuán)的探針在與H2S響應(yīng)后轉(zhuǎn)化為氨基，導(dǎo)致了ICT或者PET現(xiàn)象，從而釋放了熒光。
本文編號(hào)：3377915
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硫化氫在人體內(nèi)的作用[1]
蘭州大學(xué)碩士學(xué)位論文有機(jī)小分子熒光探針的設(shè)計(jì)及其在活性硫氧組分檢測(cè)中的應(yīng)用2圖1-2哺乳動(dòng)物系統(tǒng)中H2S的產(chǎn)生和代謝途徑[2]Figure1-2BiochemicalpathwaysfortheproductionandmetabolismofH2Sinmammaliansystems[2]哺乳動(dòng)物細(xì)胞中H2S的產(chǎn)生和代謝是由酶調(diào)節(jié)的，這些酶幾乎分布在所有組織類型中，包括半胱氨酸裂解酶（CSE）和半胱氨酸合成酶（CBS），從而確保細(xì)胞中的半胱氨酸和同型半胱氨酸保持在適當(dāng)?shù)乃�。含硫底物可以通過(guò)如圖1-2所示的途徑相互轉(zhuǎn)化產(chǎn)生H2S。除CSE和CBS外，半胱氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶（CAT）和3-巰基丙酮酸硫轉(zhuǎn)移酶（3-MST）的聯(lián)合使用也能產(chǎn)生H2S[6]。研究發(fā)現(xiàn)，存在CSE缺陷的小鼠中出現(xiàn)了血壓升高的癥狀[7]，而在敲除了CBS的小鼠中則出現(xiàn)了生長(zhǎng)遲緩、心血管問(wèn)題和低生存率的狀況[8]�；贖2S強(qiáng)大的反應(yīng)性，生物體已經(jīng)發(fā)展出有效的手段來(lái)調(diào)節(jié)組織中的H2S濃度[9]。在過(guò)量的情況下，H2S是劇毒的，它與血紅蛋白如細(xì)胞色素C氧化酶結(jié)合，可破壞電子傳遞鏈[10]。在人體中，腸道內(nèi)充滿了能產(chǎn)生H2S的腸桿菌，是進(jìn)行解毒的主要場(chǎng)所[11]。而在細(xì)胞層面上，線粒體的解毒作用是通過(guò)硫醌還原酶（SQR）、硫氰酸酶（RHOD）和硫代氧化酶（SDO）將H2S轉(zhuǎn)化為亞硫酸鹽和硫代硫酸鹽而實(shí)現(xiàn)的。1.1.2硫醇生物硫醇（Thiols）是細(xì)胞中必不可少的分子，作為重要的抗氧化劑，在氧化應(yīng)激過(guò)程中起著重要作用。生物硫醇主要包括半胱氨酸（Cystein,Cys）、同型半胱氨酸（Homocystein,Hcy）和谷胱甘肽（Glutathion,GSH），它們是可與金屬離子結(jié)合和相互作用的螯合劑，也是信號(hào)傳導(dǎo)的媒介。在生理系統(tǒng)中，含巰基氨基酸在細(xì)胞中具有不同的重要作用，如Cys和Hcy參與細(xì)胞生長(zhǎng)，GSH在氧化還原穩(wěn)態(tài)中起關(guān)鍵作用[12-13]。Cys缺乏可引?
蘭州大學(xué)碩士學(xué)位論文有機(jī)小分子熒光探針的設(shè)計(jì)及其在活性硫氧組分檢測(cè)中的應(yīng)用41.3硫化氫的檢測(cè)進(jìn)展硫化氫具有很強(qiáng)的揮發(fā)性和反應(yīng)性，研究活細(xì)胞、組織和整個(gè)動(dòng)物體內(nèi)的H2S含量，對(duì)更全面地理解這些存在時(shí)間短暫的化學(xué)物質(zhì)如何在生理和病理過(guò)程中產(chǎn)生及發(fā)揮作用至關(guān)重要[21]。傳統(tǒng)的分析技術(shù)，如比色法和氣相色譜法為H2S的測(cè)定提供了有效的支持，但是這些方法難以用于高選擇性靈敏地檢測(cè)活細(xì)胞和組織中H2S的生成。為了應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，研究者基于對(duì)分子結(jié)構(gòu)及其功能的了解，開發(fā)設(shè)計(jì)并合成了生物兼容的反應(yīng)型熒光探針用于生命系統(tǒng)中H2S的高靈敏、高選擇性檢測(cè)[22]。硫化氫是最小的硫醇，可以作為簡(jiǎn)單的還原劑，也可以作為有機(jī)化學(xué)中的親核試劑以實(shí)現(xiàn)多種轉(zhuǎn)化。H2S的pKa1值為6.88，這意味著在正常生理pH的水溶液中超過(guò)三分之二的H2S以HS-陰離子形式存在，是一個(gè)良好的親核試劑[23]�；贖2S在有機(jī)和分析化學(xué)中的典型應(yīng)用，為開發(fā)靈敏度高和選擇性好的檢測(cè)活性硫組分的探針提供了基矗近些年來(lái)發(fā)展的反應(yīng)型H2S熒光探針主要基于疊氮化物的還原、親核反應(yīng)和硫化銅沉淀這幾種策略來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)H2S的測(cè)定。1.3.1基于H2S的還原性設(shè)計(jì)的探針圖1-3基于疊氮還原機(jī)理檢測(cè)H2S示意圖Figure1-3Mechanismbasedonthereductionofarylazidestoamines由于疊氮基團(tuán)和氨基在吸供電子能力上的明顯差異，基于疊氮基團(tuán)還原成氨基的機(jī)理，疊氮基團(tuán)被引入到了各種熒光團(tuán)上，如圖1-4中的香豆素（1-2）[24-25]、NBD（3）[26]、二氰甲基二氫呋喃（4）[27]、BOIPY（5）[28]等。這些以疊氮為識(shí)別基團(tuán)的探針在與H2S響應(yīng)后轉(zhuǎn)化為氨基，導(dǎo)致了ICT或者PET現(xiàn)象，從而釋放了熒光。
本文編號(hào)：3377915
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