新型乏氧荧光探针的设计、合成及其应用

分子氧论文 2-硝基咪唑论文 花菁论文 近红外荧光探针论文
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生物体内存在各种各样的活性物种,而这些物质表现出各自相应的生理功能。细胞是生命活动的基本单位,在新陈代谢过程中需要多种物质的参与,其中,分子氧是一种关键性的活性物种,是需氧细胞、动植物有氧呼吸所必需的物质,生物体内的氧含量低于或者高于正常范围,都会影响细胞的正常功能,引发一系列的相关疾病。因此,对于氧的定性、定量分析具有重要的理论意义和实际意义。这就需要选择性好、灵敏度高的分析方法,荧光法以其自身的独特优势而倍受青睐,令人感兴趣的是,荧光探针进入细胞,不会损伤细胞,与活细胞内的溶解氧作用后生成强荧光物质,借助于激光共聚焦成像技术,就能实现细胞内分子氧的“实时在线可视化”检测,从而对生物体内分子氧的检测成为可能。乏氧是临床多种疾病共有的病理过程,肿瘤内乏氧的研究,它不仅能为肿瘤乏氧的基础研究创造条件,而且为临床判断肿瘤预后和采用干预措施提供依据,特别是在化学、生物学、医学研究等领域的应用。因此,开发性能优良的乏氧指示剂,其重要意义是不言而喻的。现有的方法总是存在着这样那样的不足。其中,用于检测氧的磷光、荧光方法,其机理是:分子氧与氧指示剂碰撞而使磷光、荧光猝灭,通过光强度的变化来定量表示氧的变化。虽然磷光具有寿命长、Stokes位移大等诸多优点,但是反应过程中会产生活性很高的单线态氧。而有些基于氧化还原机理的荧光探针会产生过氧化氢(H2O2)、羟基自由基(OH)等活性氧(ROS),活性氧会氧化氨基酸、蛋白质、DNA等生物分子,改变其结构和功能,影响细胞信号的传导,对细胞有毒害作用,甚至会杀死细胞。因此,设计合成没有单线态氧等活性氧产生,并且能够应用到细胞和组织的探针,有望会为现代生物学、生理学和医学等相关领域的研究提供有力的工具。本论文的主要内容如下:第一章综述了氧和乏氧的研究意义及检测方法。第二章以2-(2-硝基咪唑)乙胺作为特异性响应基团,花菁为母体设计,合成了一种近红外乏氧荧光探针Cy-NO2,利用硝基对花菁荧光的强淬灭作用,使得探针Cy-NO2的荧光很弱,而硝基被还原成氨基后,花菁的荧光恢复,以此成功实现了对乏氧的成像检测。乏氧条件下,化学体系中硝基与锌粉和甲酰肼反应,硝基被还原成氨基。甲酰肼的浓度范围是0-10.3μM,线性方程为F = 49.77634+ 157.60492[Formylhydrazine] (μM),线性相关系数为0.9973,检测限为10. 81nM;细胞中,硝基还原酶和烟酰胺腺嘌呤二核苷酸将硝基还原成氨基。此外,生物体内常见的还原性物质:抗坏血酸、谷胱甘肽、L-半胱氨酸不干扰。细胞实验表明,该探针毒性低、生物兼容性、水溶性好,能够用于细胞内乏氧水平的成像分析。
摘要第5-7页
Abstract第7-8页
第一章 绪论第9-35页
    1 氧的研究意义第9页
    2 氧的检测方法综述第9-22页
        2.1 有机染料氧传感器第11-13页
        2.2 金属配合物氧传感器第13-21页
        2.3 蛋白质、富勒烯氧传感器第21-22页
    3 乏氧的研究意义第22-24页
    4 乏氧的检测方法综述第24-26页
    5 论文选题的目的与意义第26-27页
    参考文献第27-35页
第二章 基于 2-硝基咪唑设计合成的新型近红外荧光探针用于乏氧的检测第35-54页
    1 引言第35-36页
    2 实验部分第36-42页
        2.1 仪器第36-37页
        2.2 试剂第37-38页
        2.3 探针的合成与表征第38-41页
        2.4 实验方法第41-42页
    3 实验结果与讨论第42-51页
    4 结论第51-52页
    参考文献第52-54页
附 合成产物谱图第54-59页
作者发表的学术论文及参加的课题第59-60页
致谢第60页
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