具有熒光探針功能環(huán)糊精衍生物的合成及其在生物檢測(cè)中的應(yīng)用.pdf

1、把金屬配體修飾在環(huán)糊精上，合成既能與金屬離子配位又能與有機(jī)客體結(jié)合的雙功能環(huán)糊精衍生物，是近年來(lái)環(huán)糊精化學(xué)發(fā)展的主要方向之一。具有熒光特性的修飾環(huán)糊精金屬配合物不僅可以構(gòu)筑具有獨(dú)特光電子轉(zhuǎn)移特性的分子器件，實(shí)現(xiàn)非共價(jià)鍵能量傳遞和光電子轉(zhuǎn)移，還能應(yīng)用于對(duì)金屬離子或有機(jī)小分子的檢測(cè)。考慮到具有熒光特性的修飾環(huán)糊精金屬配合物在生物檢測(cè)方面存在的潛在應(yīng)用價(jià)值，我們將能與Tb<'3+>或Zn<'2+>配位的有機(jī)配體修飾在環(huán)糊精上，并以修飾環(huán)糊精或

2、金屬配合物為熒光探針，考察其與膠束或細(xì)胞膜的作用特性，對(duì)修飾環(huán)糊精在生物檢測(cè)中的應(yīng)用進(jìn)行初步探索。 1．利用吡啶二甲酸與乙二胺修飾β-環(huán)糊精反應(yīng)，合成了吡啶二甲酸修飾β-環(huán)糊精(Py-CD)。Py-CD能與Tb<'3+>形成3：1配合物，因修飾基團(tuán)能對(duì)稀土離子進(jìn)行能量傳遞，配合物能發(fā)射Tb<'3+>的特征熒光，同時(shí)配合物的環(huán)糊精單元還可以鍵合其它有機(jī)客體分子。以Py-CD稀土配合物為熒光探針，借助核磁、二維核磁、濁度測(cè)定、透射電

3、鏡和熒光顯微鏡等儀器和手段，研究該環(huán)糊精稀土配合物與脫氧膽酸膠束的作用模式。當(dāng)脫氧膽酸濃度大于一級(jí)膠束濃度時(shí)，脫氧膽酸分子通過(guò)疏水端背靠背聚集成小膠束，其親水端指向膠束外的水相。研究結(jié)果表明，配合物中的環(huán)糊精優(yōu)先包結(jié)脫氧膽酸帶羧基鏈的親水端，該配合物包結(jié)三個(gè)脫氧膽酸分子后，處于環(huán)糊精空腔外的脫氧膽酸疏水端能插入膽酸膠束相，這樣配合物起到類似交聯(lián)劑的作用，能誘導(dǎo)膽酸膠束的二次聚集。濁度實(shí)驗(yàn)證明隨著配合物濃度的提高，二次聚集形成的膠束簇(假

4、穩(wěn)態(tài)相)可繼續(xù)增大。因配合物具有Tb<'3+>的綠色熒光，利用熒光顯微鏡可以觀察到這種“假穩(wěn)態(tài)相”的存在。 2．6-甲氧基-8-對(duì)甲苯磺酰氨基喹啉(TSQ)，是應(yīng)用非常廣泛的鋅熒光探針。TSO系列熒光探針已經(jīng)成功地應(yīng)用于對(duì)神經(jīng)元等細(xì)胞中鋅離子的熒光顯微成像。但是TSQ系列熒光探針在水中的溶解度很低，需用DMSO溶解后使用，對(duì)活細(xì)胞傷害很大。將TSQ的類似物N-(8-對(duì)氨基苯磺酰)胺基喹啉(HQAS)直接與β-環(huán)糊精單醛反應(yīng)，得到

5、的修飾環(huán)糊精(HQAS-1-CD)不僅水溶性顯著提高，其在水溶液中也與Zn<'2+>形成2：1配合物，配合物穩(wěn)定常數(shù)(logK)為12.4。向HQAS-1-CD溶液中加入Zn<'2+>后，熒光增強(qiáng)5.7倍，并且生物體系中含量較多的堿金屬或堿土金屬離子幾乎不干擾Zn<'2+>的熒光。由于HQAS-1-CD的環(huán)糊精單元與細(xì)胞膜中的磷脂分子、膽固醇甚至蛋白質(zhì)有一定結(jié)合力，HQAS-1-CD可以吸附在細(xì)胞膜上。向HQAS-1-CD處理過(guò)的酵母細(xì)

6、胞培養(yǎng)液中加入鋅離子，酵母細(xì)胞呈現(xiàn)綠色熒光。這一結(jié)果表明，HQAS-1-CD可以作為細(xì)胞非滲透性鋅熒光探針監(jiān)測(cè)細(xì)胞分泌物中鋅離子的含量。 3．為了進(jìn)一步提高鋅熒光探針的水溶性和與細(xì)胞表面的結(jié)合強(qiáng)度，通過(guò)一條柔性長(zhǎng)鏈將HQAS和β-CD連接起來(lái)，得到了水溶性更好的修飾環(huán)糊精鋅熒光探針(HQAS-2-CD)，該探針對(duì)Zn<'2+>的選擇性和熒光增強(qiáng)程度與HQAS-β-CD相當(dāng)。以十六烷基三甲基溴化胺(CTAB)膠束模擬細(xì)胞膜的疏水層

7、，利用lH NMR、熒光光譜和熒光壽命測(cè)定研究HQAS-2-CD與CTAB膠束的作用模式。結(jié)果表明，HQAS-2-CD的修飾基團(tuán)。HQAS能嵌入CTAB膠束的疏水層，同時(shí)其環(huán)糊精空腔能包結(jié)CTAB分子，這兩者的協(xié)同作用使HQAS-2-CD可以固定在膠束表面。酵母細(xì)胞染色實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，HQAS-2-CD鋅配合物對(duì)酵母熒光成像效果遠(yuǎn)比HQAS-1-CD好。HQAS-2-CD可以作為固定在細(xì)胞表面的鋅熒光探針，捕捉透過(guò)細(xì)胞表面的鋅離子，用于活