用于識別、檢測細胞內(nèi)陰離子(Cl-、OCl-)的新型熒光探針的設(shè)計、合成與應(yīng)用.pdf

1、動植物體內(nèi)存在許多微量或痕量的活性物種(自由基和陰、陽離子等)，它們對各種生理、病理過程具有重要的影響，對生命活動起著至關(guān)重要的作用，在多種致病過程中都是重要的介導因素，與癌癥、機體炎癥、組織過氧化、蛋白質(zhì)交聯(lián)變性、DNA損傷和細胞信號轉(zhuǎn)導等都有著直接的關(guān)系。要進一步了解這些活性小分子物種與上述生理、病理過程中的密切關(guān)聯(lián)，就必須對它們進行準確、實時的檢測。但是，由于生物體內(nèi)大多數(shù)活性物種濃度極低，加之生物環(huán)境的多樣性與復雜性，目前真正能

2、夠用于高選擇性檢測生物活體內(nèi)活性物種的方法還比較少。熒光法結(jié)合共聚焦顯微成像技術(shù)和微區(qū)光譜檢測技術(shù)，是一種能夠?qū)崿F(xiàn)活細胞和組織內(nèi)活性物種“實時、可視、定量”檢測的有效方法。綜上，發(fā)展選擇性好、靈敏度高、用于檢測生物體內(nèi)痕量物種的分子熒光探針，對動、植物活體細胞中的活性物種動態(tài)、原位可視化成像分析是目前生命科學研究的重要熱點領(lǐng)域之一。
　　氯是人體內(nèi)的宏量元素，約占體重的0.15％，主要以氯離子的形式存在于細胞內(nèi)外，參與維持生物體內(nèi)

3、的酸堿平衡和細胞外液的滲透壓，調(diào)節(jié)細胞凋亡、免疫應(yīng)答，此外，在酶催化反應(yīng)等生理過程中也起著至關(guān)重要的作用。細胞中氯離子水平的非正常波動會引發(fā)各種疾病，例如:囊腫性纖維化、肌強直癥、心律不齊以及心肌缺血等。為了更好地探究氯離子參與的眾多生理和病理過程，就要求廣大生物學家和化學工作者開發(fā)出具有高選擇性，高靈敏度的熒光分子探針，并將其用于監(jiān)測細胞內(nèi)氯離子的含量及其變化情況。
　　作為人體內(nèi)重要的活性氧之一，次氯酸根在人體的生理和病理過程

4、中起著舉足輕重的作用。其在生物體內(nèi)的產(chǎn)生過程如下:在髓過氧化物酶(MPO)的催化作用下，過氧化氫和氯離子發(fā)生化學反應(yīng)，隨之產(chǎn)生次氯酸根。作為一種具有強親核特性的活性物種，次氯酸根最突出的作用就是其具有抗菌性。然而，過多或過少水平的次氯酸根也會引發(fā)一系列的疾病，例如:動脈硬化、關(guān)節(jié)炎以及癌癥等。因此，近年來關(guān)于次氯酸根的生理功能的探索和研究引起越來越多的關(guān)注。
　　綜上所述，由于陰離子在各種生理、病理過程中的重要作用，對各種陰離子的

5、識別和檢測已經(jīng)成為生命化學學科發(fā)展中具有挑戰(zhàn)性的前沿課題之一。就目前所報道的陰離子識別方法中，陰離子與受體之間的相互作用過程會受到各種因素的干擾，因而，設(shè)計、合成一種具有特異性識別陰離子的熒光受體顯得尤為重要。
　　針對陰離子的研究和發(fā)展現(xiàn)狀，本論文以提高探針的響應(yīng)速度、靈敏度以及選擇性為主要出發(fā)點，進而發(fā)揮探針在實際生物樣品和臨床疾病診斷等方面的應(yīng)用，以熒光檢測和共聚焦顯微成像技術(shù)為研究手段。開展了以下兩方面的工作:
　　

6、(一)設(shè)計合成了一種用于檢測氯離子的熒光比率探針。該探針的結(jié)構(gòu)由兩部分組成:一部分是對氯離子有特異性反應(yīng)的六甲氧基喹啉衍生物；另一部分是對氯離子不敏感的5-氨基熒光素基團。探針的合成路線簡單、快捷，并且通過1H NMR和13C NMR對探針的結(jié)構(gòu)進行了表征，研究了其相關(guān)光譜性質(zhì)。實驗表明，該探針能夠在瞬間實現(xiàn)對氯離子高靈敏度、高選擇性的檢測。此外，激光共聚焦熒光比率成像的實驗結(jié)果表明該探針能夠成功監(jiān)測正常和缺血時心肌細胞中氯離子的濃度波