【摘要】：在生物體中,一氧化氮(NO)是一個(gè)普遍存在的氣體信使分子,在心血管系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)、中樞及外圍神經(jīng)系統(tǒng)中發(fā)揮了重要作用。研究生物體內(nèi)NO的生成及作用對(duì)了解相關(guān)生理和病理過程至關(guān)重要。在過去十年間,大量的NO熒光探針被開發(fā)出來,其中應(yīng)用最廣泛的是“鄰苯二胺型”。然而“鄰苯二胺型”NO熒光探針兼有熒光響應(yīng)受到脫氫抗壞血酸/抗壞血酸/丙酮醛(DHA/AA/MGO)的嚴(yán)重干擾,以及pH范圍窄和相對(duì)較慢的響應(yīng)速率(NO半衰期:t_(1/2)=0.1-5 s)等缺點(diǎn)。因此我們致力于開發(fā)高選擇性而且能夠克服上述缺點(diǎn),以期能夠更好地用于復(fù)雜生物體系中的NO檢測的熒光探針。本論文主要研究內(nèi)容如下:(1)利用“單胺型”熒光探針對(duì)NO的響應(yīng)不受DHA/AA/MGO的干擾的特點(diǎn),以BODIPY為熒光團(tuán),同時(shí)在苯胺基團(tuán)的鄰對(duì)位引入富電子羥基和甲氧基,增加了氨基的親核性,以期達(dá)到加快探針與NO的反應(yīng)速度。篩選得到以對(duì)甲氧基苯胺作為反應(yīng)基團(tuán)的探針MA,并利用同樣的反應(yīng)機(jī)理設(shè)計(jì)合成了以三碳菁(Cy7)為熒光團(tuán)的探針NIR-MA。兩個(gè)探針不僅能夠快速(基本幾秒內(nèi)完成),靈敏和特異性地影像NO,排除其它生物相關(guān)活性物質(zhì)(包括ROS,DHA/MGO,生物硫醇和金屬離子)的干擾。結(jié)合良好的細(xì)胞滲透性和低的細(xì)胞毒性,探針MA成功應(yīng)用于HeLa中外源性NO和RAW264.7巨噬細(xì)胞中內(nèi)源性NO的影像。探針NIR-MA成功應(yīng)用于影像RAW264.7巨噬細(xì)胞中內(nèi)源性NO和發(fā)炎老鼠模型中內(nèi)源性NO。(2)保護(hù)了一個(gè)氨基的鄰苯二胺基團(tuán)對(duì)NO的識(shí)別雖然同樣不受DHA/AA/MGO的干擾,但是基于羅丹明開關(guān)環(huán)機(jī)理的“鄰苯二胺-羅丹明內(nèi)酰胺型”NO熒光探針反應(yīng)后生成的N-�；蛑虚g體,受到半胱氨酸(Cys)進(jìn)攻生成關(guān)環(huán)的羅丹明內(nèi)酰胺導(dǎo)致熒光猝滅。為此,我們開發(fā)了一個(gè)近紅外區(qū)的鄰苯二胺-脫氧硅羅丹明內(nèi)酰胺的NO熒光探針deOxy-DALSiR。探針deOxy-DALSiR與NO反應(yīng)后生成穩(wěn)定的N-烷基三唑中間體,避免了后來開發(fā)的“羅丹明內(nèi)酰胺型”NO熒光探針響應(yīng)過程中受半胱氨酸(Cys)進(jìn)攻引起的熒光淬滅。同時(shí)快的熒光響應(yīng)速度(幾秒鐘內(nèi)),巨大的熒光增長倍數(shù)(6300倍)和超低的檢測限(0.12 nM)說明探針對(duì)NO的檢測非常靈敏。探針deOxy-DALSiR成功用于影像RAW 264.7巨噬細(xì)胞,胰島?細(xì)胞和EA.hy926內(nèi)皮細(xì)胞中內(nèi)源性NO,及小鼠發(fā)炎和糖尿病活體動(dòng)物模型中內(nèi)源性NO。(3)大部分NO熒光探針是通過檢測其自身氧化產(chǎn)物N_2O_3來影像NO,然而由于NO同時(shí)會(huì)生成ONOO~-等其他的下游產(chǎn)物,檢測N_2O_3并不能完整地反應(yīng)NO的存在水平。我們開發(fā)了一個(gè)能夠同時(shí)檢測NO代謝的兩種下游產(chǎn)物(N_2O_3和ONOO~-)的NO熒光探針DA。探針DA能夠與N_2O_3或ONOO~-在數(shù)秒內(nèi)完成反應(yīng),不受脫氫抗壞血酸/抗壞血酸/丙酮醛(DHA/AA/MGO)的干擾,而且背景熒光干擾小,反應(yīng)后熒光分別增強(qiáng)了(23)(23)(15)倍和(24)(15)(15)倍,檢測限分別低至(15)(13)(23)nM和0.14 nM。同時(shí)該探針具有較低的細(xì)胞毒性和良好的滲透性,能夠成功影像HeLa細(xì)胞中外源性N_2O_3和ONOO~-以及RAW264.7巨噬細(xì)胞中內(nèi)源性N_2O_3和ONOO~-,能夠?yàn)榕cNO相關(guān)的疾病的診斷和治療提供重要依據(jù)。
【學(xué)位授予單位】：山西大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：O657.3;TP212.3
【圖文】：

第一章 綜 述第一章 綜 述言有機(jī)染料為載體的小分子熒光探針已成為生物醫(yī)學(xué)研究必不可少的工具料對(duì)熒光探針的設(shè)計(jì)至關(guān)重要[1,2]。自十九世紀(jì)中期，研究者發(fā)現(xiàn)有機(jī)奎寧[3]以來，科學(xué)家們陸續(xù)開發(fā)了許多具有優(yōu)異光物理性質(zhì)的染料，包羅丹明[5]，BODIPY[6]，花菁[7]等染料。同時(shí)開發(fā)量子產(chǎn)率高和光穩(wěn)定料更適用于生物體系的研究[7,8]。目前，主要通過擴(kuò)大已有染料的共軛[結(jié)構(gòu)中添加雜原子[11,12]以及對(duì)花菁染料結(jié)構(gòu)的修飾[13]等方法來設(shè)計(jì)更染料。小分子熒光探針一般包括熒光基團(tuán)和識(shí)別基團(tuán)，目標(biāo)化合物與分子作用或化學(xué)反應(yīng)可以改變熒光基團(tuán)的光譜性質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)。

熒光探針的設(shè)計(jì)當(dāng)中。但是其與 NO 反應(yīng)生成的 N �；虍a(chǎn)物水解作容易受 Cys 等生物硫醇的進(jìn)攻而導(dǎo)致熒光猝滅。因此解決這一問題應(yīng)該引重視。（3）目前為止，影像 NO 的熒光探針大多數(shù)是影像 NO 的下游產(chǎn)物 N2O3，映的 NO 的存在情況。因此開發(fā)能夠直接選擇性影像 NO 或者更加全面影像產(chǎn)物的熒光的探針能夠更加全面的反映 NO 的參與的生理和病理過程。鑒于 NO 重要的生理病理作用，解決以上挑戰(zhàn)能夠?yàn)樯矬w中 NO 的研究提影像工具，能夠?yàn)榕c其相關(guān)的疾病的診斷治療和藥物開發(fā)提供更好的研究 熒光的產(chǎn)生機(jī)理處于基態(tài)（S0態(tài)）的熒光分子吸收一個(gè)或多個(gè)光子的能量，躍遷到激發(fā)態(tài)S2態(tài)、S3態(tài)等）。從激發(fā)態(tài)經(jīng)過內(nèi)轉(zhuǎn)換和振動(dòng)弛豫躍遷至 S1態(tài)的最低振動(dòng)能回 S0態(tài)的過程發(fā)射熒光。若電子從 S1態(tài)系間竄越至 T1，在低溫或剛固定化射磷光并返回 S0態(tài)。另外一種回到 S0態(tài)的方式為非輻射躍遷。如圖 1.2 所

供體陽離子和受體陰離子組成的電荷分離狀態(tài)，最團(tuán)可作為電子供體或者受體，所以又分為 d-PeT 程發(fā)生時(shí)，熒光團(tuán)作為電子供體，識(shí)別基團(tuán)作為基團(tuán)的 LUMO 軌道能級(jí)位于發(fā)色團(tuán)的 HOMO 和的 HOMO 軌道電子被激發(fā)躍遷到其 LUMO 軌道發(fā)色團(tuán)的 LUMO 軌道能級(jí)差最小，所以發(fā)色團(tuán)激通過非輻射躍遷到相近能級(jí)的識(shí)別基團(tuán)的 LUMO 色團(tuán)的 LUMO 向其 HOMO 軌道的輻射躍遷，導(dǎo)致程發(fā)生時(shí)，熒光團(tuán)作為電子受體，識(shí)別基團(tuán)作為基團(tuán)的 HOMO 軌道能級(jí)位于熒光團(tuán)的 HOMO 和的 HOMO 軌道電子被激發(fā)躍遷到其 LUMO 軌道熒光團(tuán)的 HOMO 軌道能級(jí)差最小，所以電子由識(shí)團(tuán)的 HOMO 軌道，發(fā)生 a-PeT 過程，阻礙了熒光射躍遷，導(dǎo)致熒光猝滅[50]。

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 董天宇;朱昱;李宏達(dá);劉思佳;;硫離子熒光探針的研究進(jìn)展[J];山東化工;2018年14期

2 陳博;褚文道;;小分子熒光探針的設(shè)計(jì)和展望[J];廣州化工;2018年16期

3 張曉夢;杜呂佩;;檢測鉀離子通道的小分子熒光探針的研究進(jìn)展[J];藥學(xué)進(jìn)展;2017年01期

4 劉海興;劉清;郇延富;;基于羅丹明類熒光探針的研究進(jìn)展[J];現(xiàn)代化工;2017年04期

5 尚玉婷;;動(dòng)植物體系中鋅離子熒光探針的設(shè)計(jì)、合成及初步應(yīng)用[J];分析儀器;2016年S1期

6 徐龍華;方國臻;王碩;;碳點(diǎn)熒光探針在食品檢測中的應(yīng)用[J];食品研究與開發(fā);2017年12期

7 劉清玉;陳軍憲;;基于香豆素衍生物的鋅離子熒光探針作用機(jī)理的理論研究[J];廣東化工;2017年11期

8 李檬;高天初;朱為宏;;β-半乳糖苷酶熒光探針的研究進(jìn)展[J];中國科學(xué):化學(xué);2017年08期

9 張曉兵;;前言:分子熒光探針�？痆J];中國科學(xué):化學(xué);2017年08期

10 祝新月;王建西;張海霞;;生物小分子巰基化合物熒光探針研究進(jìn)展[J];分析測試技術(shù)與儀器;2017年03期

中國重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 付艷艷;賀慶國;程建功;;有機(jī)薄膜熒光探針的設(shè)計(jì)及應(yīng)用[A];中國化學(xué)會(huì)第30屆學(xué)術(shù)年會(huì)摘要集-第二十一分會(huì)：π-共軛材料[C];2016年

2 張濤;楊國強(qiáng);;疏水性二氧化硅氣凝膠負(fù)載有機(jī)熒光探針[A];中國化學(xué)會(huì)第30屆學(xué)術(shù)年會(huì)摘要集-第二十七分會(huì)：光化學(xué)[C];2016年

3 劉翔;姜國玉;李勛;范小林;王建國;李永東;;基于四苯乙烯衍生物小分子生物硫醇熒光探針的設(shè)計(jì)合成及傳感研究[A];中國化學(xué)會(huì)第30屆學(xué)術(shù)年會(huì)摘要集-第二十七分會(huì)：光化學(xué)[C];2016年

4 宋波;;基于超分子組裝的納米熒光探針[A];中國化學(xué)會(huì)第30屆學(xué)術(shù)年會(huì)摘要集-第二十四分會(huì)：超分子組裝與軟物質(zhì)材料[C];2016年

5 宋功武;方光榮;;核酸熒光探針的研究與應(yīng)用[A];中國分析測試協(xié)會(huì)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)發(fā)展回顧[C];2015年

6 楊坤;褚昆昆;袁朝圣;蘇磊;;基于熒光探針的液體高壓粘度測量研究[A];第十八屆中國高壓科學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議縮編文集[C];2016年

7 諶春陽;劉偉;徐聰;劉偉生;;一種檢測細(xì)胞內(nèi)谷胱甘肽的比色熒光探針[A];2015年中西部地區(qū)無機(jī)化學(xué)化工學(xué)術(shù)研討會(huì)會(huì)議論文集[C];2015年

8 郭煒;;有機(jī)熒光探針的構(gòu)建及傳感研究[A];全國第十七屆大環(huán)化學(xué)暨第九屆超分子化學(xué)學(xué)術(shù)研討會(huì)論文摘要集[C];2014年

9 斯雯菲;柳志學(xué);;一種檢測亞硫酸鹽的比率型熒光探針[A];全國第十七屆大環(huán)化學(xué)暨第九屆超分子化學(xué)學(xué)術(shù)研討會(huì)論文摘要集[C];2014年

10 巨澤民;沈康;陳曙光;鄭和根;;配位聚合物在熒光探針方面的應(yīng)用[A];中國化學(xué)會(huì)第九屆全國無機(jī)化學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集——B配位化學(xué)[C];2015年

中國重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 本報(bào)記者 趙秋麗 馮帆 本報(bào)通訊員 姚昌;“熒光探針”點(diǎn)亮細(xì)胞世界[N];光明日?qǐng)?bào);2019年

2 本報(bào)記者 王海濱 通訊員 張瑤 周君彥;陰彩霞：在細(xì)胞里玩轉(zhuǎn)“小分子”[N];科技日?qǐng)?bào);2017年

3 通訊員 姚燕燕　記者 胡德榮;我國學(xué)者開發(fā)獨(dú)特?zé)晒馓结榌N];健康報(bào);2011年

4 衣曉峰　金鷗 記者 吳天飛;熒光探針可超早期發(fā)現(xiàn)“癌魔”[N];哈爾濱日?qǐng)?bào);2009年

5 記者 胡曉軍 楊力勇 通訊員 劉永勝;漸凍人癥有望實(shí)現(xiàn)早期診療[N];健康報(bào);2015年

6 江其勤;多組分顯微熒光探針分析技術(shù)成功應(yīng)用[N];中國石化報(bào);2007年

7 記者 胡德榮;新型熒光探針可篩選高效抗癌化合物[N];健康報(bào);2015年

8 特約記者 郭金明 通訊員 姚化成;大連理工大學(xué)研制出SARS病毒快速檢測熒光探針[N];光明日?qǐng)?bào);2003年

9 記者 馬愛平 通訊員 雷鳴 周圓;新型探針材料可快速檢測貧血癥[N];科技日?qǐng)?bào);2016年

10 王令儀;“向科學(xué)進(jìn)軍”影響他一生[N];聯(lián)合時(shí)報(bào);2007年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張洪星;基于吡Up紅平臺(tái)熒光探針和熒光染料的開發(fā)及生物傳感研究[D];山西大學(xué);2018年

2 霍瑩瑩;高選擇性一氧化氮熒光探針的構(gòu)建及生物傳感[D];山西大學(xué);2018年

3 苗俊峰;活性氮化物一氧化氮和過氧亞硝基陰離子熒光探針的構(gòu)建和生物傳感[D];山西大學(xué);2018年

4 侯玲杰;分子熒光探針用于離子檢測及細(xì)胞成像研究[D];山西大學(xué);2018年

5 岳永康;半胱氨酸熒光探針的設(shè)計(jì)及生物成像應(yīng)用[D];山西大學(xué);2018年

6 程丹;高選擇性熒光探針構(gòu)建及其在炎癥和藥物誘導(dǎo)肝損傷檢測中的應(yīng)用[D];湖南大學(xué);2018年

7 張晟瑞;半花菁類熒光探針的構(gòu)建及應(yīng)用研究[D];西北大學(xué);2018年

8 唐永和;新型活性羰基（RCS）小分子熒光探針的設(shè)計(jì)、合成及其成像研究[D];濟(jì)南大學(xué);2018年

9 聶景;活性氧小分子熒光探針的設(shè)計(jì)、合成與生物成像研究[D];中國礦業(yè)大學(xué);2018年

10 高敏;新型熒光探針設(shè)計(jì)及其在缺氧脅迫下生物活性分子的成像分析研究[D];中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院煙臺(tái)海岸帶研究所);2018年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王逸駿;新型部花菁熒光探針設(shè)計(jì)及其應(yīng)用于生物小分子分析研究[D];湖南大學(xué);2015年

2 劉仁杰;新型金屬離子熒光探針的設(shè)計(jì)制備及其在環(huán)境水樣和生物體內(nèi)的應(yīng)用研究[D];江蘇大學(xué);2018年

3 黃美玉;氰化氫熒光探針以及同時(shí)檢測硫醇和脂肪伯胺熒光探針的設(shè)計(jì)、合成及其熒光成像應(yīng)用研究[D];江蘇大學(xué);2018年

4 王寧;新型氰化物、亞鐵離子熒光探針的設(shè)計(jì)、合成及其熒光成像應(yīng)用研究[D];江蘇大學(xué);2018年

5 秦楠;單糖用于艾杜糖醛酸、工業(yè)油劑和熒光探針的合成與性能研究[D];南京理工大學(xué);2018年

6 王材江;一種新型聚集誘導(dǎo)熒光探針的設(shè)計(jì)與合成[D];南京理工大學(xué);2018年

7 崔麗霞;取代基對(duì)半花菁類pH熒光探針的作用研究[D];山西大學(xué);2018年

8 佟宗軒;用于pH值及組蛋白去乙�；干锍上竦男滦蜔晒馓结樀暮铣杉靶再|(zhì)研究[D];湖南大學(xué);2017年

9 黃暉;用于SO_2衍生物及蛋氨酸亞砜還原酶生物成像的熒光探針的合成及性質(zhì)研究[D];湖南大學(xué);2017年

10 劉維巖;肼熒光探針的構(gòu)建及細(xì)胞成像研究[D];河北大學(xué);2018年

本文編號(hào)：2771403