細胞內(nèi)含巰基小分子,如半胱氨酸（Cys）、同型半胱氨酸（Hcy）和谷胱甘肽（GSH）,在維持生命體系過程中起著關(guān)鍵作用。利用熒光探針技術(shù)在生物體內(nèi)高靈敏性和選擇性地識別某種硫醇,對了解生物硫醇的代謝機制和生理功能具有重要的應(yīng)用價值。然而,由于這些硫醇相似的結(jié)構(gòu)和反應(yīng)活性對相關(guān)探針的發(fā)展構(gòu)成了極大的挑戰(zhàn)。本文設(shè)計合成了三個特異性識別Cys的熒光探針,并對其性質(zhì)及應(yīng)用進行了一系列的研究工作。本文分為三章:第一章主要介紹了熒光探針的定義、組成及主要機理,闡述了硫醇小分子在生命過程中的作用,綜述了檢測這些硫醇小分子的熒光探針的種類及發(fā)展。第二章主要提出了一種五元雜環(huán)調(diào)控丙烯酸酯識別團來提高探針識別性能的策略,并在理論計算指導(dǎo)下,篩選出五元-氧族（O,S）-雜環(huán)熒光探針F-O和F-S,成功合成出并表征了它們的化學結(jié)構(gòu),系統(tǒng)的研究并分析了探針F-O和F-S的光學性質(zhì)、識別機理及生物應(yīng)用。探針F-O和F-S成功應(yīng)用于活細胞中內(nèi)源性Cys的檢測,并成功實現(xiàn)了在小鼠體內(nèi)識別Cys的熒光成像,最重要的是,該探針首次被成功應(yīng)用于撲熱息痛誘導(dǎo)惡化肌肉減少癥機制的研究中,直觀可視化的監(jiān)測長期進行撲熱息痛治療的老... 

【文章來源】：西北大學陜西省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：102 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

吸收和發(fā)射過程的Jablonski能級圖

昂笥忻饗緣撓?夤餛妝浠?Ｓ?馓秸臚ǔＳ扇?糠腫槌桑?直鶚鞘侗鴰?擰⒂?光基團、連接體部分[5]。識別基團也稱受體，會特異性的選擇與靶標物質(zhì)反應(yīng)或結(jié)合，使探針結(jié)構(gòu)重組或空間構(gòu)型變換，能量釋放導(dǎo)致熒光基團的光譜發(fā)生變化，決定了探針分子的特異性和選擇性。熒光基團一般為芳香族的稠環(huán)化合物，承擔著將分子識別轉(zhuǎn)換成不同形式的熒光信號輸出的作用，同時也決定了探針識別的靈敏度。而連接體部分則可起到分子識別樞紐的作用，將識別團和熒光團連接起來，也有一些探針不需要連接部分，識別團和熒光團直接連接在一起。圖1-2熒光探針的組成結(jié)構(gòu)圖熒光團的選擇對探針的光學性質(zhì)起著至關(guān)重要的作用。目前，常見的熒光基團有氧雜蒽類（主要為熒光素和羅丹明兩種系列）、香豆素、氟硼吡咯類、菁類和吖啶等。其中氧雜蒽類熒光團，具有激發(fā)和發(fā)射波長較長、吸收系數(shù)高、熒光量子產(chǎn)率高和水溶性

第一章緒論3好等優(yōu)點，被廣泛用于熒光探針的構(gòu)建中。如圖1-3所示氧雜蒽類熒光探針分子基本結(jié)構(gòu)單元，其螺內(nèi)酯結(jié)構(gòu)片段沒有熒光，當探針與目標待測物質(zhì)反應(yīng)后，通過調(diào)控氧雜蒽環(huán)共軛體系，導(dǎo)致螺內(nèi)酯結(jié)構(gòu)片段開環(huán)，從而產(chǎn)生強烈的熒光，大多該類探針都是基于此特點被設(shè)計的。圖1-3氧雜蒽類熒光探針分子結(jié)構(gòu)近年來。對熒光探針的理論研究越來越深入，各種有關(guān)探針識別靶標分子的機理被報道出來，主要包括：熒光共振能量轉(zhuǎn)移機理（Fluorescenceresonanceenergytransfer，F(xiàn)RET）、分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移機理（Intramolecularchargetransfer，ICT）、光誘導(dǎo)電子轉(zhuǎn)移機理（Photo-inducedelectrontransfer，PET）、激發(fā)態(tài)分子內(nèi)質(zhì)子轉(zhuǎn)移（Excited-stateintramolecularprotontransfer，ESIPT）等，這些機理被應(yīng)用到一個又一個熒光探針的設(shè)計和發(fā)展中。1.2細胞內(nèi)硫醇小分子在生命過程的作用含巰基的物質(zhì)，即硫醇類物質(zhì)，是目前在生物體內(nèi)研究比較多的還原性物質(zhì)，也是生物體中許多小分子和蛋白質(zhì)的重要組成部分。而其中細胞內(nèi)的硫醇小分子主要包括半胱氨酸、同型半胱氨酸、谷胱甘肽、Y-谷氨酰半胱氨酸、輔酶A等小分子，在生命過程中扮演者極其重要的角色，這些巰基小分子在氧化態(tài)和還原態(tài)之間建立個平衡點，維持著生命體系中氧化還原動態(tài)平衡，在新陳代謝過程中起著重要的作用[6]。體內(nèi)某些硫醇小分子含量的高低與許多疾病密切相關(guān)，如艾滋并老年癡呆、心血管、癌癥等[7-11]。因此，設(shè)計合成可特異性識別這些硫醇小分子的熒光探針可為檢測相關(guān)疾病和藥物提供有效的手段和方法，對早期診斷和臨床治療具有重要意義。本文主要研究半胱氨酸，同型半胱氨酸、谷胱甘肽，由于這三種巰基小分子的結(jié)構(gòu)和反應(yīng)活性相似，在復(fù)雜生理環(huán)境中顯著區(qū)分其中某個特定硫醇仍然是


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