基于喹啉、萘酰亞胺的雙光子黏度熒光探針的設(shè)計、合成以及性能研究.pdf

1、小分子熒光探針由于能夠有效地定位細(xì)胞，快速地檢測細(xì)胞中的諸如信號小分子、金屬離子、黏度、極性等生命微環(huán)境中重要的信號物質(zhì)以及性能，已經(jīng)成為細(xì)胞顯影方面的一種極其重要的工具。通過較為簡單的合成方法，人們就可以設(shè)計并合成出理想的小分子熒光探針，對細(xì)胞甚至是亞細(xì)胞器中的生命微環(huán)境進(jìn)行熒光成像。近年來，雙光予熒光探針相較于單光予熒光探針，已經(jīng)成為一種檢測生命微環(huán)境中的極其重要的工具，基于其激發(fā)能量低，穿透深度大，光損傷小，減少細(xì)胞自熒光干擾等一

2、系列優(yōu)點。溶酶體作為細(xì)胞當(dāng)中的“消化器官”，其pH值偏酸性(4.5～5.5)，其中含有大量的溶解酶，承擔(dān)了細(xì)胞生理過程中消化和溶解的作用。溶酶體的功能如果出現(xiàn)紊亂，這將會對細(xì)胞的生理過程產(chǎn)生惡劣的影響，甚至?xí)蔀橐幌盗屑膊‘a(chǎn)生的誘因。溶酶體黏度作為細(xì)胞中一種重要的微環(huán)境性能，影響著細(xì)胞中的物質(zhì)運(yùn)輸，介質(zhì)流動等生理過程。溶酶體黏度的異常變化可能會導(dǎo)致例如動脈硬化，阿茲海默癥，糖尿病等疾病。因而，設(shè)計一種檢測細(xì)胞黏度、溶酶體黏度的雙光子熒光

3、探針是有重大的研究意義的。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴介紹了熒光探針的構(gòu)造以及熒光產(chǎn)生機(jī)理，雙光子熒光顯微成像技術(shù)及其優(yōu)點。⑵設(shè)計并合成了一種基于喹啉基團(tuán)為母體的雙光子黏度熒光探針MCN，通過向甲氧基苯乙炔六位取代的喹啉醛母體上引入一個強(qiáng)吸電子單元二氰基乙烯基來合成探針MCN。在這一結(jié)構(gòu)中，利用二氰基乙烯基結(jié)構(gòu)的強(qiáng)吸電子能力，使其在這一分子結(jié)構(gòu)中充當(dāng)一個轉(zhuǎn)子的角色，實現(xiàn)探針MCN對以水和甘油為黏度體系的溶液中和細(xì)胞微環(huán)境中的黏度響

4、應(yīng)。在MCN探針分子中，甲氧基結(jié)構(gòu)單元作為供電子基，苯乙炔六位取代的喹啉結(jié)構(gòu)單元作為大的共軛體系，二氰基乙烯基結(jié)構(gòu)單元作為吸電子基，共同構(gòu)成了一個良好的D-π-A結(jié)構(gòu)，這使得探針MCN具有良好的雙光子性能。同時，以喹啉基團(tuán)作為探針母體，使得探針MCN具有水溶性好，生物毒性低，熒光信號強(qiáng)等優(yōu)點。更重要的是，通過熒光共聚焦顯微成像以及熒光壽命成像并結(jié)合熒光壽命數(shù)值同黏度數(shù)值的線性關(guān)系等實驗證實，MCN能夠作為一個優(yōu)秀的雙光子黏度熒光探針檢測

5、HeLa細(xì)胞中的黏度變化以及HeLa細(xì)胞中具體的黏度數(shù)值及其分布情況，同時還能對斑馬魚活體中的黏度信號進(jìn)行響應(yīng)。⑶設(shè)計并合成了一種基于萘酰亞胺基團(tuán)的雙光子黏度熒光探針Lyso-NP，作為溶酶體靶向雙光子熒光探針用于檢測溶酶體黏度變化。通過向萘二酰亞胺，氮原子上引入溶酶體定位基團(tuán)嗎啉結(jié)構(gòu)，網(wǎng)位上引入二甲氨基苯乙炔單元結(jié)構(gòu)，合成得到探針Lyso-NP。在這一結(jié)構(gòu)中，利用二甲氨基的強(qiáng)供電子能力，使其在這一分子結(jié)構(gòu)中充當(dāng)轉(zhuǎn)子的角色，從而實現(xiàn)探針

6、Lyso-NP對以水和甘油為黏度體系的溶液中以及亞細(xì)胞器溶酶體中的黏度響應(yīng)。在Lyso-NP探針分子中，二甲氨基結(jié)構(gòu)作為供電子基，苯乙炔四位取代的萘二酰亞胺結(jié)構(gòu)單元作為大的共軛體系，二乙氨基嗎啉結(jié)構(gòu)作為吸電子基，共同構(gòu)成了一個良好的D-π-A結(jié)構(gòu)，這使得探針Lyso-NP具有良好的雙光子性能。同時，以萘二酰亞胺基團(tuán)作為探針母體，使得探針Lyso-NP具有熒光信號穩(wěn)定，生物低毒性的優(yōu)勢。在MCF-7細(xì)胞中進(jìn)行生物共定位實驗表明，探針Lys