細胞內超氧陰離子自由基區(qū)域定位的雙光子熒光探針的設計與合成.pdf

1、線粒體是細胞的能量工廠，它在有機體的能量代謝和細胞凋亡等過程中都起著至關重要的作用。而且線粒體是細胞內活性物種之一活性氧自由基（ROS）的主要產(chǎn)生位點，它與信號轉導以及癌癥，糖尿病，老年癡呆和神經(jīng)退行性疾病許多重大疾病有關。因此，線粒體內的ROS和其他功能小分子的研究引起了廣泛的關注。超氧陰離子自由基(O2-.)是線粒體內電子轉移鏈的副產(chǎn)物，它是所有ROS的前體，可以轉化為過氧化氫等其它的ROS，因此它直接或間接地決定了其他ROS的水平

2、。近年來研究表明線粒體內的O2-.與生物體內發(fā)生的炎癥、衰老及癌癥等重大疾病有密切關系，因此實現(xiàn)線粒體內O2-.的原位可視化具有重要的科學意義。
　　由于O2-.的濃度低、壽命短，它會轉化成其他的活性氧自由基，而且線粒體內的成分復雜從而使O2-.的檢測異常困難。已報道的選擇性好、靈敏度高的檢測細胞及活體組織中O2-.的小分子熒光探針仍然很少。而雙光子熒光探針的激發(fā)在近紅外區(qū)，具有諸如光損傷小，穿透能力強，大大降低蛋白質等大分子生物

3、背景熒光的干擾，而且分辨率高，漂白區(qū)域小，在對生物組織中深層物質的成像研究方面顯著地優(yōu)于單光子熒光探針。在雙光子熒光材料中，咔唑類和芴類衍生物擁有完美的剛性共軛平面，離域性好，吸收截面大，高的熱穩(wěn)定性和光化學穩(wěn)定性，易于進行結構修飾引入多種官能團的優(yōu)良性質，它們在雙光子領域具有極大的應用價值。
　　因此針對目前檢測線粒體內 O2-.的熒光探針的諸多不足，設計合成擁有大的雙光子吸收截面、優(yōu)良的生物相容性，高選擇性地檢測 O2-.的雙

4、光子熒光探針是當前的熱點與難點之一。本論文開展了以下三方面的工作：
　　（一）設計合成了一種以芴為熒光母體，檢測線粒體內 O2-.的新型雙光子熒光探針MF-DBZ。探針的結構由三部分組成：具有良好的雙光子性質的熒光團芴、與超氧陰離子特異性反應的響應基團苯并噻唑啉以及公認的定位到線粒體的基團三苯基膦。探針的合成路線較簡單，經(jīng)四步反應得到終產(chǎn)物。通過1H NMR，13C NMR，IR和MS等手段對探針及合成過程的每一步產(chǎn)物進行了表征，

5、并對合成方法進行了探討，實驗結果令人滿意。
　　（二）研究了探針 MF-DBZ在化學體系及生物體系中的應用。探針的光譜性質表明， MF-DBZ能快速、高靈敏度、高選擇性地檢測 O2-.。成功地將探針應用到了中國倉鼠卵巢細胞等正常細胞及癌細胞中，測定其內源性的 O2-.。激光共聚焦顯微成像實驗表明，探針能夠高選擇性地響應細胞內線粒體中O2-.濃度的變化。
　　（三）設計合成了一種以咔唑為母體，檢測線粒體內O2-.的新型雙光子熒