有機小分子熒光探針的設(shè)計及其在活性硫氧組分檢測中的應(yīng)用
發(fā)布時間：2021-09-02 00:10
活性硫組分和活性氧組分對我們的生存至關(guān)重要,并且在一系列生理和病理過程中都起到了重要的作用,各種檢測手段也應(yīng)運而生。其中,分子熒光法作為一種新型的檢測手段,擁有反應(yīng)速度快、選擇性強、可對分析物實現(xiàn)無損的原位檢測等特點,在疾病的診斷和治療中起到了越來越重要的作用,被廣泛應(yīng)用于生物學、臨床醫(yī)學、環(huán)境學以及眾多交叉學科領(lǐng)域。本論文第一章簡單介紹了分子熒光的產(chǎn)生機理以及一些常見活性氧組分（HClO/ClO-）和活性硫組分（H2S、Cys）的生理作用、檢測方法和研究進展,闡述了常見反應(yīng)型熒光探針測定這些檢測物的機理并歸納總結(jié)了在該領(lǐng)域研究前沿的探針。第二章,設(shè)計了基于聚集誘導發(fā)光的小分子熒光探針,將丙烯酰氯與聚集誘導熒光團DPAS結(jié)合后形成丙烯酸酯,同時猝滅了DPAS的熒光。當半胱氨酸（Cys）一端的巰基與探針發(fā)生邁克爾加成后,另一端的氨基再迅速進攻羰基發(fā)生環(huán)化反應(yīng),并釋放熒光基團,從而實現(xiàn)對半胱氨酸的測定。該探針具有較大的斯托克斯位移、較低的檢測限、良好的選擇性和抗干擾能力,可實現(xiàn)對細胞脂滴內(nèi)半胱氨酸的靶向測定。第三章,將常見的染料亞甲基藍和1,8-...
【文章來源】：蘭州大學甘肅省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：109 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
硫化氫在人體內(nèi)的作用[1]
蘭州大學碩士學位論文有機小分子熒光探針的設(shè)計及其在活性硫氧組分檢測中的應(yīng)用2圖1-2哺乳動物系統(tǒng)中H2S的產(chǎn)生和代謝途徑[2]Figure1-2BiochemicalpathwaysfortheproductionandmetabolismofH2Sinmammaliansystems[2]哺乳動物細胞中H2S的產(chǎn)生和代謝是由酶調(diào)節(jié)的，這些酶幾乎分布在所有組織類型中，包括半胱氨酸裂解酶（CSE）和半胱氨酸合成酶（CBS），從而確保細胞中的半胱氨酸和同型半胱氨酸保持在適當?shù)乃�。含硫底物可以通過如圖1-2所示的途徑相互轉(zhuǎn)化產(chǎn)生H2S。除CSE和CBS外，半胱氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶（CAT）和3-巰基丙酮酸硫轉(zhuǎn)移酶（3-MST）的聯(lián)合使用也能產(chǎn)生H2S[6]。研究發(fā)現(xiàn)，存在CSE缺陷的小鼠中出現(xiàn)了血壓升高的癥狀[7]，而在敲除了CBS的小鼠中則出現(xiàn)了生長遲緩、心血管問題和低生存率的狀況[8]�；贖2S強大的反應(yīng)性，生物體已經(jīng)發(fā)展出有效的手段來調(diào)節(jié)組織中的H2S濃度[9]。在過量的情況下，H2S是劇毒的，它與血紅蛋白如細胞色素C氧化酶結(jié)合，可破壞電子傳遞鏈[10]。在人體中，腸道內(nèi)充滿了能產(chǎn)生H2S的腸桿菌，是進行解毒的主要場所[11]。而在細胞層面上，線粒體的解毒作用是通過硫醌還原酶（SQR）、硫氰酸酶（RHOD）和硫代氧化酶（SDO）將H2S轉(zhuǎn)化為亞硫酸鹽和硫代硫酸鹽而實現(xiàn)的。1.1.2硫醇生物硫醇（Thiols）是細胞中必不可少的分子，作為重要的抗氧化劑，在氧化應(yīng)激過程中起著重要作用。生物硫醇主要包括半胱氨酸（Cystein,Cys）、同型半胱氨酸（Homocystein,Hcy）和谷胱甘肽（Glutathion,GSH），它們是可與金屬離子結(jié)合和相互作用的螯合劑，也是信號傳導的媒介。在生理系統(tǒng)中，含巰基氨基酸在細胞中具有不同的重要作用，如Cys和Hcy參與細胞生長，GSH在氧化還原穩(wěn)態(tài)中起關(guān)鍵作用[12-13]。Cys缺乏可引?
蘭州大學碩士學位論文有機小分子熒光探針的設(shè)計及其在活性硫氧組分檢測中的應(yīng)用41.3硫化氫的檢測進展硫化氫具有很強的揮發(fā)性和反應(yīng)性，研究活細胞、組織和整個動物體內(nèi)的H2S含量，對更全面地理解這些存在時間短暫的化學物質(zhì)如何在生理和病理過程中產(chǎn)生及發(fā)揮作用至關(guān)重要[21]。傳統(tǒng)的分析技術(shù)，如比色法和氣相色譜法為H2S的測定提供了有效的支持，但是這些方法難以用于高選擇性靈敏地檢測活細胞和組織中H2S的生成。為了應(yīng)對這一挑戰(zhàn)，研究者基于對分子結(jié)構(gòu)及其功能的了解，開發(fā)設(shè)計并合成了生物兼容的反應(yīng)型熒光探針用于生命系統(tǒng)中H2S的高靈敏、高選擇性檢測[22]。硫化氫是最小的硫醇，可以作為簡單的還原劑，也可以作為有機化學中的親核試劑以實現(xiàn)多種轉(zhuǎn)化。H2S的pKa1值為6.88，這意味著在正常生理pH的水溶液中超過三分之二的H2S以HS-陰離子形式存在，是一個良好的親核試劑[23]�；贖2S在有機和分析化學中的典型應(yīng)用，為開發(fā)靈敏度高和選擇性好的檢測活性硫組分的探針提供了基矗近些年來發(fā)展的反應(yīng)型H2S熒光探針主要基于疊氮化物的還原、親核反應(yīng)和硫化銅沉淀這幾種策略來實現(xiàn)對H2S的測定。1.3.1基于H2S的還原性設(shè)計的探針圖1-3基于疊氮還原機理檢測H2S示意圖Figure1-3Mechanismbasedonthereductionofarylazidestoamines由于疊氮基團和氨基在吸供電子能力上的明顯差異，基于疊氮基團還原成氨基的機理，疊氮基團被引入到了各種熒光團上，如圖1-4中的香豆素（1-2）[24-25]、NBD（3）[26]、二氰甲基二氫呋喃（4）[27]、BOIPY（5）[28]等。這些以疊氮為識別基團的探針在與H2S響應(yīng)后轉(zhuǎn)化為氨基，導致了ICT或者PET現(xiàn)象，從而釋放了熒光。
本文編號：3377915
【文章來源】：蘭州大學甘肅省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：109 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
硫化氫在人體內(nèi)的作用[1]
蘭州大學碩士學位論文有機小分子熒光探針的設(shè)計及其在活性硫氧組分檢測中的應(yīng)用2圖1-2哺乳動物系統(tǒng)中H2S的產(chǎn)生和代謝途徑[2]Figure1-2BiochemicalpathwaysfortheproductionandmetabolismofH2Sinmammaliansystems[2]哺乳動物細胞中H2S的產(chǎn)生和代謝是由酶調(diào)節(jié)的，這些酶幾乎分布在所有組織類型中，包括半胱氨酸裂解酶（CSE）和半胱氨酸合成酶（CBS），從而確保細胞中的半胱氨酸和同型半胱氨酸保持在適當?shù)乃�。含硫底物可以通過如圖1-2所示的途徑相互轉(zhuǎn)化產(chǎn)生H2S。除CSE和CBS外，半胱氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶（CAT）和3-巰基丙酮酸硫轉(zhuǎn)移酶（3-MST）的聯(lián)合使用也能產(chǎn)生H2S[6]。研究發(fā)現(xiàn)，存在CSE缺陷的小鼠中出現(xiàn)了血壓升高的癥狀[7]，而在敲除了CBS的小鼠中則出現(xiàn)了生長遲緩、心血管問題和低生存率的狀況[8]�；贖2S強大的反應(yīng)性，生物體已經(jīng)發(fā)展出有效的手段來調(diào)節(jié)組織中的H2S濃度[9]。在過量的情況下，H2S是劇毒的，它與血紅蛋白如細胞色素C氧化酶結(jié)合，可破壞電子傳遞鏈[10]。在人體中，腸道內(nèi)充滿了能產(chǎn)生H2S的腸桿菌，是進行解毒的主要場所[11]。而在細胞層面上，線粒體的解毒作用是通過硫醌還原酶（SQR）、硫氰酸酶（RHOD）和硫代氧化酶（SDO）將H2S轉(zhuǎn)化為亞硫酸鹽和硫代硫酸鹽而實現(xiàn)的。1.1.2硫醇生物硫醇（Thiols）是細胞中必不可少的分子，作為重要的抗氧化劑，在氧化應(yīng)激過程中起著重要作用。生物硫醇主要包括半胱氨酸（Cystein,Cys）、同型半胱氨酸（Homocystein,Hcy）和谷胱甘肽（Glutathion,GSH），它們是可與金屬離子結(jié)合和相互作用的螯合劑，也是信號傳導的媒介。在生理系統(tǒng)中，含巰基氨基酸在細胞中具有不同的重要作用，如Cys和Hcy參與細胞生長，GSH在氧化還原穩(wěn)態(tài)中起關(guān)鍵作用[12-13]。Cys缺乏可引?
蘭州大學碩士學位論文有機小分子熒光探針的設(shè)計及其在活性硫氧組分檢測中的應(yīng)用41.3硫化氫的檢測進展硫化氫具有很強的揮發(fā)性和反應(yīng)性，研究活細胞、組織和整個動物體內(nèi)的H2S含量，對更全面地理解這些存在時間短暫的化學物質(zhì)如何在生理和病理過程中產(chǎn)生及發(fā)揮作用至關(guān)重要[21]。傳統(tǒng)的分析技術(shù)，如比色法和氣相色譜法為H2S的測定提供了有效的支持，但是這些方法難以用于高選擇性靈敏地檢測活細胞和組織中H2S的生成。為了應(yīng)對這一挑戰(zhàn)，研究者基于對分子結(jié)構(gòu)及其功能的了解，開發(fā)設(shè)計并合成了生物兼容的反應(yīng)型熒光探針用于生命系統(tǒng)中H2S的高靈敏、高選擇性檢測[22]。硫化氫是最小的硫醇，可以作為簡單的還原劑，也可以作為有機化學中的親核試劑以實現(xiàn)多種轉(zhuǎn)化。H2S的pKa1值為6.88，這意味著在正常生理pH的水溶液中超過三分之二的H2S以HS-陰離子形式存在，是一個良好的親核試劑[23]�；贖2S在有機和分析化學中的典型應(yīng)用，為開發(fā)靈敏度高和選擇性好的檢測活性硫組分的探針提供了基矗近些年來發(fā)展的反應(yīng)型H2S熒光探針主要基于疊氮化物的還原、親核反應(yīng)和硫化銅沉淀這幾種策略來實現(xiàn)對H2S的測定。1.3.1基于H2S的還原性設(shè)計的探針圖1-3基于疊氮還原機理檢測H2S示意圖Figure1-3Mechanismbasedonthereductionofarylazidestoamines由于疊氮基團和氨基在吸供電子能力上的明顯差異，基于疊氮基團還原成氨基的機理，疊氮基團被引入到了各種熒光團上，如圖1-4中的香豆素（1-2）[24-25]、NBD（3）[26]、二氰甲基二氫呋喃（4）[27]、BOIPY（5）[28]等。這些以疊氮為識別基團的探針在與H2S響應(yīng)后轉(zhuǎn)化為氨基，導致了ICT或者PET現(xiàn)象，從而釋放了熒光。
本文編號：3377915
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