【摘要】：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。在各種各樣檢測硫醇的方法中,熒光探針以其選擇性好、靈敏度高、檢出限低、儀器簡單和操作簡便等特點,被認(rèn)為是最簡便有效的手段,廣泛應(yīng)用于檢測識別活體組織和細(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)到對硫醇識別檢測的目的。具體研究工作如下:1.設(shè)計合成了一種基于方酸衍生物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別Cys/Hcy,而GSH及其他氨基酸對識別幾乎不產(chǎn)生干擾。共聚焦成像實驗表明,探針2-1可用于活細(xì)胞內(nèi)檢測Cys/Hcy。2.以三苯胺為熒光團(tuán),馬來酰亞胺為識別基團(tuán),設(shè)計合成了一種高選擇性識別硫醇的熒光成像探針3-1,該探針基于邁克爾加成機(jī)理實現(xiàn)了對硫醇的快速和特異性識別,反應(yīng)機(jī)理經(jīng)核磁和質(zhì)譜方法進(jìn)一步確定,并成功應(yīng)用于細(xì)胞成像實驗。3.設(shè)計合成了一種以萘酰亞胺為熒光團(tuán),馬來酰亞胺為識別基團(tuán)的硫醇熒光成像探針4-1,可以對硫醇進(jìn)行快速地高選擇性識別,識別過程熒光表現(xiàn)為off-on。響應(yīng)時間研究表明,探針對硫醇的識別可在120 s內(nèi)達(dá)到平衡。共聚焦成像實驗證明4-1可用于檢測HepG2活細(xì)胞內(nèi)的硫醇。4.設(shè)計合成了兩個萘酰亞胺-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熒光變化,篩選出能基于邁克爾加成機(jī)理,快速、特異性識別Cys的熒光成像探針5-1,檢出限低至0.064μM,并成功應(yīng)用于檢測活細(xì)胞內(nèi)的Cys。5.設(shè)計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,可用于在生理條件下特異性比率識別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(125 nm),熒光強(qiáng)度比值(I560/I435)分別高達(dá)142倍(Cys)和133倍(Hcy)。響應(yīng)時間研究表明,6-1與Cys的作用比與Hcy作用快,而與GSH幾乎不發(fā)生反應(yīng),并且將其成功應(yīng)用于細(xì)胞和活體成像實驗。
[Abstract]:Bioactive mercaptan small molecules, including cysteine (Cys), homocysteine (Hcy) and reduced glutathione (GSH), play important roles in many physiological activities and metabolic processes. The metabolism and transport of mercaptan are closely related to the expression of many important enzymes and proteins in the body. The abnormal concentration of mercaptan indicates the abnormality of enzymes and proteins, which may lead to many diseases. Therefore, quantitative detection of mercaptan concentration in organisms can serve as a reminder for the prevention and diagnosis of diseases, and play a very important role in life sciences and clinical medicine. Among all kinds of methods for detecting mercaptan, fluorescent probe is considered to be the most convenient and effective method because of its good selectivity, high sensitivity, low detection limit, simple instrument and easy operation. It is widely used to detect and identify trace samples in living tissues and cells. Due to the physiological importance of mercaptan, the use of fluorescence probe method to detect mercaptan content is very active in recent years. Based on the strong nucleophilic property of mercapto in mercaptan, five novel fluorescent imaging probes were designed and synthesized to react with mercaptan. The changes of UV and fluorescence spectra before and after the addition of mercaptan were studied. To achieve the purpose of identification and detection of mercaptan. The specific research work is as follows: 1. A near infrared mercaptan imaging probe 2-1 was designed and synthesized based on the derivative of sulfonic acid. The thiol molecular mercapto can be nucleophilic and electron-deficient tetrachlorothioic acid, which can be found by UV absorption and fluorescence emission spectra. The probe can recognize Cys/Hcy, quickly and specifically, while GSH and other amino acids can hardly interfere with the recognition. Confocal imaging showed that probe 2-1 could be used to detect Cys/Hcy.2. in living cells. Using trianiline as fluorescence group and maleimide as recognition group, a highly selective mercaptan recognition fluorescence imaging probe 3-1 was designed and synthesized. The probe realized rapid and specific recognition of mercaptan based on Michael addition mechanism. The reaction mechanism was further determined by NMR and MS, and successfully applied to cell imaging experiment. 3. A mercaptan fluorescence imaging probe 4-1 with naphthalene imide as fluorescence group and maleimide as recognition group was designed and synthesized. It can be used to identify mercaptan quickly and highly selectively. The fluorescence of recognition process is off-on.. The response time study showed that the recognition of mercaptan by the probe could reach equilibrium within 120 s. Confocal imaging showed that 4-1 could be used to detect mercaptan in living cells of HepG2. Two naphthalenimide-maleimide isomers were designed and synthesized. By studying their fluorescence changes before and after their interaction with mercaptan and other amino acids, we have screened out that they can be quickly and rapidly based on Michael addition mechanism. Fluorescence imaging probe 5-1, which specifically recognizes Cys, has a detection limit of as low as 0.064 渭 m, and has been successfully used to detect Cys.5. in living cells. A novel fluorescent imaging probe 6-1 for mercaptan was designed and synthesized, which can be used for specific ratio recognition of Cys/Hcy. under physiological conditions. The probe itself showed blue fluorescence, and Cys/Hcy catalyzed intramolecular decarboxylation through Michael addition, which led to intramolecular ring opening rearrangement, resulting in the destruction of the conjugated system and the fluorescence red shift (125 nm),). Fluorescence intensity ratio (I560/I435) was as high as 142-fold (Cys) and 133-fold (Hcy)., respectively. Response time studies show that 6-1 acts more quickly with Cys than with Hcy, but does not react with GSH, and is successfully used in cell and in vivo imaging experiments.
【學(xué)位授予單位】：山西大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：O657.3

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 ;國內(nèi)新熒光成像技術(shù)可清晰呈現(xiàn)血管脈動[J];化學(xué)分析計量;2013年01期

2 王懋;李春炎;孫云飛;李敏;翟曉敏;吳東岷;;近紅外小動物活體熒光成像系統(tǒng)的研制[J];光學(xué)學(xué)報;2013年06期

3 王建平;付永舉;張玉清;張學(xué)亮;張延苗;李延紅;;葡萄糖手性修飾砌塊用于不對稱邁克爾加成反應(yīng)[J];化學(xué)研究與應(yīng)用;2006年05期

4 段新方;硝基化合物的不對稱邁克爾加成反應(yīng)[J];有機(jī)化學(xué);2003年08期

5 高艷虹;余夢曉;李富友;李定國;易濤;陸漢明;黃春輝;;細(xì)胞內(nèi)銅離子的雙光子熒光成像(英文)[J];感光科學(xué)與光化學(xué);2007年05期

6 徐沛春;陳怡寧;;2-氨基-3-氰基-5-叔丁酯基-6-甲氧乙基吡啶的合成[J];化工管理;2013年10期

7 付永舉;王建平;李延紅;韓民樂;;邁克爾加成法合成乙二胺枝狀化合物[J];化學(xué)研究;2005年04期

8 王可;陳廷;;數(shù)碼紫外熒光成像技術(shù)與原棉異纖檢測[J];紡織科技進(jìn)展;2009年06期

9 陳建宏;汪鵬飛;;新型有機(jī)熒光染料的設(shè)計、合成及在熒光成像中的應(yīng)用[J];影像科學(xué)與光化學(xué);2013年04期

10 王栩;趙謙;孫娟;呂建政;唐波;;細(xì)胞內(nèi)活性小分子近紅外熒光成像探針[J];化學(xué)進(jìn)展;2013年Z1期

相關(guān)會議論文 前10條

1 薛松超;李晶;馮杭;劉謙;;基于冷凍磨削成像技術(shù)的斷層熒光成像系統(tǒng)[A];中國遺傳學(xué)會第十屆全國激光生物學(xué)學(xué)術(shù)會議論文摘要集[C];2009年

2 唐波;;細(xì)胞內(nèi)活性氧自由基瞬時、動態(tài)、可逆熒光成像研究新進(jìn)展[A];第八屆全國化學(xué)生物學(xué)學(xué)術(shù)會議論文摘要集[C];2013年

3 林幸筍;孫飛;王玨;馬輝;趙靜波;季梁;陳瓞延;;血管彈力纖維雙光子自熒光成像與分析[A];第三屆全國現(xiàn)代生物物理技術(shù)學(xué)術(shù)討論會論文摘要匯編[C];2000年

4 謝樹森;李步洪;陸祖康;;一種新型鼻咽癌診斷與定位的熒光成像裝置[A];中國儀器儀表學(xué)會學(xué)術(shù)論文集[C];2004年

5 郭亨長;Hossein Aleyasin;Scott Howard;Bryan C Dickinson;Renee Haskew-Layton;Demirhan Kobat;Vivian S Lin;David Rivera;Christopher J Chang;Rajiv R Ratan;許春輝;;細(xì)胞內(nèi)可控過氧化氫的產(chǎn)生和熒光成像[A];中國光學(xué)學(xué)會2011年學(xué)術(shù)大會摘要集[C];2011年

6 成康民;李艷周;呂豐;武莉;高麗麗;劉鑒峰;劉金劍;劉天軍;;水溶性糖酞菁近紅外熒光成像分子探針的合成與評價[A];天津市生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)會第30次學(xué)術(shù)年會暨生物醫(yī)學(xué)工程前沿科學(xué)研討會論文集[C];2010年

7 于海豐;歐陽艷;董德文;張前;王巖;劉群;;二硫縮烯酮作為無氣味代硫醇試劑在邁克爾加成反應(yīng)中的應(yīng)用[A];中國化學(xué)會第四屆有機(jī)化學(xué)學(xué)術(shù)會議論文集（上冊）[C];2005年

8 喻碧鶯;蔡嚇妹;李志芳;陳海宇;李暉;;大鼠早期急性心肌缺血的雙光子熒光成像及分析[A];中國光學(xué)學(xué)會2011年學(xué)術(shù)大會摘要集[C];2011年

9 陳小慧;梁淑彩;劉衍斌;余慧;高晨;鄢國平;;萘酰亞胺/PEI熒光納米粒的制備及細(xì)胞雙光子熒光成像[A];2012年全國高分子材料科學(xué)與工程研討會學(xué)術(shù)論文集（上冊）[C];2012年

10 周治國;李富友;黃春輝;;過渡金屬離子的熒光化學(xué)傳感與細(xì)胞熒光成像[A];中國化學(xué)會第26屆學(xué)術(shù)年會光化學(xué)分會場論文集[C];2008年

相關(guān)重要報紙文章 前2條

1 華凌;新熒光成像技術(shù)可清晰呈現(xiàn)血管脈動[N];科技日報;2012年

2 莊愉;熒光成像技術(shù)在藥劑學(xué)研究中漸受矚目[N];中國醫(yī)藥報;2005年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 劉濤;基于邁克爾加成的硫醇熒光成像探針[D];山西大學(xué);2017年

2 鐘旖菱;熒光硅納米顆粒的制備及其在生物熒光成像中的應(yīng)用基礎(chǔ)研究[D];蘇州大學(xué);2015年

3 朱鎮(zhèn)峰;聚集誘導(dǎo)發(fā)光染料的非線性光學(xué)性質(zhì)研究及生物成像應(yīng)用[D];浙江大學(xué);2016年

4 陳丹丹;近紅外聚合物量子點的設(shè)計制備及活體熒光成像研究[D];吉林大學(xué);2017年

5 柳萬國;納米熒光材料經(jīng)硬膜外腔給藥實現(xiàn)脊髓快速熒光成像的實驗研究[D];吉林大學(xué);2017年

6 劉常浩;胃癌診斷系列分子影像探針的研發(fā)與成像研究[D];第四軍醫(yī)大學(xué);2017年

7 崔建蘭;微波輔助邁克爾加成反應(yīng)和烏爾曼反應(yīng)的研究[D];天津大學(xué);2007年

8 艾敏;Golgi-Cox染色鼠腦神經(jīng)元的熒光成像[D];華中科技大學(xué);2015年

9 張繼超;微束X射線熒光成像方法及其在納米材料生物學(xué)效應(yīng)研究中的應(yīng)用[D];中國科學(xué)院研究生院（上海應(yīng)用物理研究所）;2013年

10 王閣;L-脯氨醇衍生的離子液體催化不對稱邁克爾加成[D];天津大學(xué);2012年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 孫浩添;淺海沉積層探針測量系統(tǒng)研究[D];東北師范大學(xué);2017年

2 程璐揚(yáng);基于希夫堿結(jié)構(gòu)的Cu~(2+)探針的合成及識別性能研究[D];遼寧科技大學(xué);2017年

3 曾曼;自主靶向的磁性鐵蛋白探針用于光/磁雙模式成像[D];鄭州大學(xué);2017年

4 劉永香;基于苯并吡喃腈的新型近紅外熒光探針的合成與性能研究[D];鄭州大學(xué);2017年

5 彭紅萍;新型萘酰亞胺衍生物熒光離子探針的合成及性能研究[D];蘭州交通大學(xué);2017年

6 魏星;準(zhǔn)東煤灰沉積特性實驗研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2017年

7 陳東菊;微波法快速制備β-NaYF_4/NaGdF_4:Nd~(3+)近紅外發(fā)光納米粒子及應(yīng)用[D];暨南大學(xué);2016年

8 張婉君;熒光金納米簇在生物成像和檢測中的應(yīng)用研究[D];東南大學(xué);2016年

9 馬鈺慧;紫外熒光成像系統(tǒng)的研制[D];華僑大學(xué);2014年

10 吳培;用于反射式熒光成像的光譜分離方法[D];華中科技大學(xué);2012年

，

本文編號：2390352