基于FRET原理的硫醇熒光比率探針的合成及光譜性能的研究.pdf

1、化學(xué)熒光探針具有響應(yīng)速度快、靈敏度高、操作簡便、重現(xiàn)性好、設(shè)備簡單等優(yōu)點(diǎn)。并且,通過熒光成像,化學(xué)熒光探針還能夠在生物體系中對被分析物進(jìn)行高空間分辨的快速分析,而且對生物樣品幾乎不會產(chǎn)生破壞。因此,化學(xué)熒光探針近年來被廣泛應(yīng)用于金屬離子,有機(jī)小分子,生物大分子,極性,粘度,pH值,細(xì)胞活性等被分析對象的識別和檢測。在本文中,我們利用NCL(native chemical ligation)反應(yīng)機(jī)理,設(shè)計合成了第一個基于熒光共振能量轉(zhuǎn)移(

2、FRET)信號機(jī)制的比率硫醇探針,并且成功的應(yīng)用于生物體系內(nèi)硫醇的熒光比率成像。
　　 目前,文獻(xiàn)中報道的硫醇熒光探針,主要是通過與探針作用,改變探針的熒光強(qiáng)度(熒光增加或熒光淬滅),來進(jìn)行信息的表達(dá),而幾乎沒有熒光比率探針的報道,更沒有針對硫醇在生物體系內(nèi)的熒光比率成像的報道。因此,開發(fā)出對硫醇選擇性的并且能夠應(yīng)用于生物體系內(nèi)進(jìn)行熒光比率成像的熒光比率探針具有很重大的意義。
　　 針對這一情況,我們設(shè)計了以FRET(熒

3、光共振能量傳遞)熒光信號傳感為原理,以NCL為反應(yīng)機(jī)理的硫醇熒光比率探針。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),我們先后設(shè)計了兩個體系:丹磺酰氯-羅丹明能量傳遞體系和BODIPY-羅丹明能量傳遞體系。在丹磺酰氯-羅丹明體系中,我們一共經(jīng)過了兩次合成路線的設(shè)計,經(jīng)過連續(xù)4步的合成,最終得到兩個目標(biāo)分子。但是經(jīng)過光譜性能的研究發(fā)現(xiàn)合成的這兩個基于FRET原理的硫醇熒光比率探針靈敏度低,發(fā)射光譜重疊嚴(yán)重,分辨率差。所以我們采用BODIPY-羅丹明能量傳遞體系,重

4、新設(shè)計硫醇比率熒光探針。在羅丹明酸-BODIPY體系中,我們一共經(jīng)過了三次合成路線的設(shè)計,在多次失敗和不斷地討論與修改下,最終經(jīng)過連續(xù)12步合成,得到一個目標(biāo)分子:硫醇熒光比率探針。
　　 首先,由于探針是熒光比率型的,測量時在兩個波長處發(fā)射熒光,它能夠修正熒光探針在檢測時容易受到環(huán)境影響所產(chǎn)生的誤差。其次,探針非常有利于定量檢測被分析物中硫醇的含量。最后,探針的實(shí)際應(yīng)用廣泛,我們成功的應(yīng)用該探針定量檢測新生小牛血清中硫醇的含量

5、,人體尿液中硫醇的含量,以及在活細(xì)胞中比值成像。探針的優(yōu)點(diǎn)有:在生理pH條件下,有較高的穩(wěn)定性并且運(yùn)行良好;有很好的選擇性;較高的靈敏性;探針能在一個大的信號變化范圍比值檢測,成一個線性的動力學(xué)范圍。更重要的是,該探針已經(jīng)成功應(yīng)用于在生物體液中比率檢測硫醇,以FRET為原理在活細(xì)胞中對硫醇比值成像。因此,我們預(yù)計,該探針在不同的生物應(yīng)用中,將會是一個非常有用的工具,例如在生物體液內(nèi)定量檢測硫醇;熒光標(biāo)記蛋白質(zhì);以及作為一個檢測含有巰基的