基于羅丹明衍生物的酸敏感熒光分子探針在細(xì)胞生物學(xué)和腫瘤診斷中的應(yīng)用.pdf

1、熒光分子探針具有特異性、專一性、靈敏性、快速便捷以及可視化等優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)逐漸在環(huán)境監(jiān)測(cè)、生命科學(xué)研究、醫(yī)學(xué)診斷等領(lǐng)域得到重視。尤其是在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，人們對(duì)于應(yīng)用熒光探針來(lái)檢測(cè)細(xì)胞內(nèi)環(huán)境的變化以及實(shí)現(xiàn)腫瘤的可視化診斷越來(lái)越有興趣。細(xì)胞內(nèi)或腫瘤內(nèi)環(huán)境具有特殊的性質(zhì)，如溶酶體的pH要比其他細(xì)胞內(nèi)囊泡的pH更低，腫瘤的pH比正常組織更低。利用這一性質(zhì)可以為腫瘤的早期診斷提供思路。本文總結(jié)了現(xiàn)有的研究成果，設(shè)計(jì)了新的酸敏感的熒光分子探針R6G-E

2、DA，基于該探針設(shè)計(jì)了一系列測(cè)定胞內(nèi)酸度的納米顆粒，并研究了酸敏感納米顆粒在腫瘤診斷中的應(yīng)用。
　　一、基于羅丹明衍生物“開關(guān)環(huán)”機(jī)理的酸敏感探針R6G-EDA
　　設(shè)計(jì)了以羅丹明內(nèi)酰胺(intra-lactam)的“開關(guān)環(huán)”(open-closed ring)機(jī)理為基礎(chǔ)的酸敏感探針R6G-EDA。該探針利用羅丹明這類熒光分子具有酸響應(yīng)的內(nèi)酰胺結(jié)構(gòu)“開關(guān)環(huán)”機(jī)理，實(shí)現(xiàn)對(duì)溶酶體酸度的高靈敏響應(yīng)。該探針具有低背景，高亮度，抗淬滅

3、，良好的生物兼容性，長(zhǎng)時(shí)間保留等優(yōu)點(diǎn)，是一類有前景的溶酶體酸性探針，有希望在生命科學(xué)基礎(chǔ)研究中廣泛應(yīng)用。
　　二、基于羅丹明內(nèi)酰胺的雙色二氧化硅熒光納米顆粒
　　設(shè)計(jì)了基于羅丹明內(nèi)酰胺為響應(yīng)發(fā)光團(tuán)，偶聯(lián)有高亮度的熒光分子熒光素(FITC)作為內(nèi)參，以二氧化硅為載體的雙色熒光納米顆粒，可以實(shí)現(xiàn)溶酶體內(nèi)酸度的高靈敏的比率測(cè)定。二氧化硅納米顆粒具有良好的生物兼容性，該熒光納米顆?？梢詫?shí)現(xiàn)細(xì)胞內(nèi)酸度的測(cè)定，基于該探針我們用流式細(xì)胞儀

4、的方法測(cè)定了在細(xì)胞凋亡(apotosis)過程中細(xì)胞內(nèi)溶酶體酸度的變化。
　　三、羅丹明偶聯(lián)丹磺酰氯的比率型熒光分子探針Lyso-DR
　　設(shè)計(jì)了基于丹磺酰氯(dansyl)共價(jià)偶聯(lián)酸敏感的羅丹明R6G-EDA的比率型熒光小分子探針Lyso-DR，實(shí)現(xiàn)細(xì)胞內(nèi)酸性囊泡的pH精確測(cè)定。以丹磺酰氯為內(nèi)參，通過測(cè)定羅丹明發(fā)光團(tuán)對(duì)酸度的響應(yīng)，從而精確測(cè)定囊泡的酸度。該探針可以精確測(cè)定細(xì)胞內(nèi)單個(gè)溶酶體的酸度變化。利用該探針我們探索了He

5、la細(xì)胞和L929細(xì)胞的酸度差異，證實(shí)了腫瘤細(xì)胞酸性強(qiáng)于正常細(xì)胞的事實(shí)，并用于比較細(xì)胞凋亡和細(xì)胞壞死時(shí)細(xì)胞酸度的差異，證明了細(xì)胞凋亡時(shí)pH要高于細(xì)胞壞死時(shí)，這是首次基于圖像法得到的比較凋亡和壞死這兩種重要信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的研究。
　　四、偶聯(lián)有羅丹明內(nèi)酰胺的聚苯乙烯馬來(lái)酸酐高分子納米在腫瘤成像中的研究
　　設(shè)計(jì)了偶聯(lián)有酸敏感的脫氧羅丹明內(nèi)酰胺（rhodamin-deoxylactam）的聚苯乙烯馬來(lái)酸酐高分子，實(shí)現(xiàn)小鼠體內(nèi)腫瘤組

6、織的成像。我們發(fā)展了一個(gè)比之前工作報(bào)道的羅丹明內(nèi)酰胺(R6G-EDA)更優(yōu)良的探針脫氧羅丹明內(nèi)酰胺(rhodamin-deoxylactam，dRB-EDA)，該探針具有亮度更高，對(duì)酸更加敏感等優(yōu)點(diǎn)。將此探針偶聯(lián)在生物兼容性良好的聚苯乙烯馬來(lái)酸酐高分子上，利用生物體內(nèi)腫瘤血管的EPR(Enhanced permeability and retention)效應(yīng)，以及腫瘤細(xì)胞比正常組織更酸等特性，實(shí)現(xiàn)對(duì)腫瘤的特異性聚集和低背景成像。該高分

7、子具有特異性、低背景、良好的生物兼容性、較長(zhǎng)的保留時(shí)間等優(yōu)點(diǎn)，有望在腫瘤成像中發(fā)揮作用。
　　五、基于羅丹明脫氧內(nèi)酰胺檢測(cè)細(xì)胞表面的唾液酸
　　細(xì)胞膜表面唾液酸具有多種生物學(xué)功能，如免疫、信號(hào)傳遞等，研究細(xì)胞膜表面的唾液酸一直是研究的熱點(diǎn)。設(shè)計(jì)了對(duì)醛基靈敏的脫氧內(nèi)酰胺羅丹明dRB-EDA，可以有效監(jiān)測(cè)細(xì)胞表明的唾液酸。和傳統(tǒng)唾液酸監(jiān)測(cè)方法不同的是，dRB-EDA只有在和醛基反應(yīng)后，脫氧內(nèi)酰胺的環(huán)打開才會(huì)有熒光，因而具有低背景