用于細胞內(nèi)自由基區(qū)域定位識別的新型熒光探針的設計、合成及應用.pdf

1、細胞是生物形態(tài)結構和生命活動的基本單位。大量微量或痕量活性物種(小分子和離子)，如各種活性氧(主要包括超氧陰離子自由基 O2-·、過氧化氫 H2O2、羥基自由基?OH、脂質(zhì)氫過氧化物ROOH、脂自由基 ROO·、過氧化亞硝酰 ONOO-、一氧化氮 NO等)，各種金屬離子(如鐵離子 Fe2+或 Fe3+、鋅離子 Zn2+、銅離子Cu2+等)，這些細胞內(nèi)的活性物種通過各種生化反應參與調(diào)控細胞的凋亡、變異與分化、信號轉(zhuǎn)導等生理功能與現(xiàn)象。適量

2、的這些活性物種是生物體所必須的物質(zhì)，但在某些環(huán)境(如氧化脅迫)下他們過量又會給生物體帶來損傷。由于細胞內(nèi)不同細胞器的形態(tài)結構與功能不同，在同一細胞內(nèi)不同的細胞器中生物活性物種存在的種類與濃度也不盡相同。比如線粒體是O2-·等活性氧(ROS)產(chǎn)生的主要部位，細胞質(zhì)和質(zhì)膜是Fe2+或 Fe3+的高發(fā)性部位，而酸性細胞器如溶酶體的H+濃度較高，神經(jīng)細胞突出的囊泡中存在較高濃度的Zn2+。如果對不同細胞器內(nèi)所存在的功能性活性物種能夠及時準確地進

3、行區(qū)域定位檢測，那么既可以更加詳盡地了解活性物種的產(chǎn)生和作用機制等生物學功能，又可以進一步在亞細胞水平探討不同細胞器的功能，從而能夠?qū)@些活性物種的產(chǎn)生、存在、作用機制的研究更加精細和深刻。目前常用的分析檢測細胞內(nèi)活性物種的方法有電子自旋共振法(ESR)、化學發(fā)光法、熒光法、色譜法等，其中熒光法由于靈敏度高，選擇性好，而且操作簡便，常用于活性物種的測定。而熒光法結合激光掃描共聚焦顯微技術，能夠有效地實現(xiàn)活細胞和組織內(nèi) ROS等功能性活性

4、物種“實時、可視、定量”的高靈敏度檢測，不僅可作原位實時動態(tài)監(jiān)測，具有實驗過程快速，樣品處理簡便，數(shù)據(jù)全面等優(yōu)點，還能顯示單個細胞以及細胞器內(nèi)的熒光強度變化，將檢測提高到單細胞水平和亞細胞水平。由此可見，發(fā)展選擇性好、靈敏度高的分子熒光探針，對動植物活體細胞某一區(qū)域內(nèi)的活性物種動態(tài)、原位可視化成像分析是當前生命科學研究的重要熱點和難點領域之一。
　　本文基于熒光探針與活性氧自由基或其它生物活性分子特異性作用后熒光光譜性質(zhì)的改變從而

5、實現(xiàn)對特定物質(zhì)的檢測，并將所設計探針通過用于生物活體細胞的共聚焦顯微成像顯示其對某一細胞區(qū)域的定位。主要開展了以下兩方面研究工作：⑴設計合成了一種用于檢測超氧陰離子的新型近紅外定位熒光探針。該探針的結構由兩部分組成:一部分是以帶羧基的Cy7作為熒光團；另一部分是對超氧陰離子有特異性反應的苯并噻唑啉作為響應基團。探針的合成路線簡單、快捷，并且通過1HNMR和13CNMR對探針的結構進行了表征，研究了其相關光譜性質(zhì)。實驗表明，該探針能夠在短