基于邁克爾加成的硫醇熒光成像探針.pdf

1、生物活性硫醇小分子，包括半胱氨酸(Cys)、同型半胱氨酸(Hcy)和還原型谷胱甘肽(GSH)，在生物體的許多生理活動(dòng)和新陳代謝過程中，扮演著重要的角色。硫醇的代謝和運(yùn)輸與體內(nèi)許多重要的酶和蛋白質(zhì)功能表達(dá)密切相關(guān)，硫醇濃度異常預(yù)示著相應(yīng)的酶和蛋白質(zhì)發(fā)生異常，可能導(dǎo)致許多疾病的發(fā)生。因此，定量檢測(cè)生物體中的硫醇濃度，可為疾病的預(yù)防和診斷起到提示作用，在生命科學(xué)和臨床醫(yī)學(xué)中具有非常重要的意義。在各種各樣檢測(cè)硫醇的方法中，熒光探針以其選擇性好、

2、靈敏度高、檢出限低、儀器簡(jiǎn)單和操作簡(jiǎn)便等特點(diǎn)，被認(rèn)為是最簡(jiǎn)便有效的手段，廣泛應(yīng)用于檢測(cè)識(shí)別活體組織和細(xì)胞中的微量樣品。鑒于硫醇的生理重要性，近年來利用熒光探針方法檢測(cè)硫醇含量的研究非常活躍。
　　本論文主要利用硫醇中巰基的強(qiáng)親核性，設(shè)計(jì)合成了五種可與硫醇發(fā)生邁克爾加成反應(yīng)的新型熒光成像探針，并通過研究探針分子與硫醇加成前后的紫外和熒光光譜變化，達(dá)到對(duì)硫醇識(shí)別檢測(cè)的目的。具體研究工作如下:
　　1.設(shè)計(jì)合成了一種基于方酸衍生物

3、的近紅外硫醇熒光成像探針2-1,硫醇分子中的巰基可以親核加成缺電子的方酸四碳環(huán)，通過紫外吸收光譜和熒光發(fā)射光譜可以發(fā)現(xiàn)，該探針可以快速特異性識(shí)別Cys/Hcy，而GSH及其他氨基酸對(duì)識(shí)別幾乎不產(chǎn)生干擾。共聚焦成像實(shí)驗(yàn)表明，探針2-1可用于活細(xì)胞內(nèi)檢測(cè)Cys/Hcy。
　　2.以三苯胺為熒光團(tuán)，馬來酰亞胺為識(shí)別基團(tuán)，設(shè)計(jì)合成了一種高選擇性識(shí)別硫醇的熒光成像探針3-1，該探針基于邁克爾加成機(jī)理實(shí)現(xiàn)了對(duì)硫醇的快速和特異性識(shí)別，反應(yīng)機(jī)理經(jīng)

4、核磁和質(zhì)譜方法進(jìn)一步確定，并成功應(yīng)用于細(xì)胞成像實(shí)驗(yàn)。
　　3.設(shè)計(jì)合成了一種以萘酰亞胺為熒光團(tuán)，馬來酰亞胺為識(shí)別基團(tuán)的硫醇熒光成像探針4-1，可以對(duì)硫醇進(jìn)行快速地高選擇性識(shí)別，識(shí)別過程熒光表現(xiàn)為off-on。響應(yīng)時(shí)間研究表明，探針對(duì)硫醇的識(shí)別可在120s內(nèi)達(dá)到平衡。共聚焦成像實(shí)驗(yàn)證明4-1可用于檢測(cè)HepG2活細(xì)胞內(nèi)的硫醇。
　　4.設(shè)計(jì)合成了兩個(gè)萘酰亞胺-馬來酰亞胺同分異構(gòu)體衍生物，通過研究它們與硫醇及其他氨基酸作用前后的

5、熒光變化，篩選出能基于邁克爾加成機(jī)理，快速、特異性識(shí)別Cys的熒光成像探針5-1，檢出限低至0.064μM，并成功應(yīng)用于檢測(cè)活細(xì)胞內(nèi)的Cys。
　　5.設(shè)計(jì)合成了一種新型雙熒光團(tuán)組合型硫醇熒光成像探針6-1，可用于在生理?xiàng)l件下特異性比率識(shí)別Cys/Hcy。探針本身表現(xiàn)為藍(lán)色熒光，Cys/Hcy通過邁克爾加成催化分子內(nèi)脫羧，進(jìn)而誘導(dǎo)分子內(nèi)開環(huán)重排，導(dǎo)致共軛體系被破壞，表現(xiàn)為熒光紅移（125nm），熒光強(qiáng)度比值(I560/I435)分