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中的應用.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客體結合的雙功能環(huán)糊精衍生物，是近年來環(huán)糊精化學發(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筑具有獨特光電子轉移特性的分子器件，實現非共價鍵能量傳遞和光電子轉移，還能應用于對金屬離子或有機小分子的檢測?？紤]到具有熒光特性的修飾環(huán)糊精金屬配合物在生物檢測方面存在的潛在應用價值，我們將能與Tb<'3+>或Zn<'2+>配位的有機配體修飾在環(huán)糊精上，并以修飾環(huán)糊精或

2、金屬配合物為熒光探針，考察其與膠束或細胞膜的作用特性，對修飾環(huán)糊精在生物檢測中的應用進行初步探索。 1．利用吡啶二甲酸與乙二胺修飾β-環(huán)糊精反應，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，因修飾基團能對稀土離子進行能量傳遞，配合物能發(fā)射Tb<'3+>的特征熒光，同時配合物的環(huán)糊精單元還可以鍵合其它有機客體分子。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。當脫氧膽酸濃度大于一級膠束濃度時，脫氧膽酸分子通過疏水端背靠背聚集成小膠束，其親水端指向膠束外的水相。研究結果表明，配合物中的環(huán)糊精優(yōu)先包結脫氧膽酸帶羧基鏈的親水端，該配合物包結三個脫氧膽酸分子后，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劑的作用，能誘導膽酸膠束的二次聚集。濁度實驗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-對甲苯磺酰氨基喹啉(TSQ)，是應用非常廣泛的鋅熒光探針。TSO系列熒光探針已經成功地應用于對神經元等細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，對活細胞傷害很大。將TSQ的類似物N-(8-對氨基苯磺酰)胺基喹啉(HQAS)直接與β-環(huán)糊精單醛反應，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(logK)為12.4。向HQAS-1-CD溶液中加入Zn<'2+>后，熒光增強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)糊精單元與細胞膜中的磷脂分子、膽固醇甚至蛋白質有一定結合力，HQAS-1-CD可以吸附在細胞膜上。向HQAS-1-CD處理過的酵母細

6、胞培養(yǎng)液中加入鋅離子，酵母細胞呈現綠色熒光。這一結果表明，HQAS-1-CD可以作為細胞非滲透性鋅熒光探針監(jiān)測細胞分泌物中鋅離子的含量。 3．為了進一步提高鋅熒光探針的水溶性和與細胞表面的結合強度，通過一條柔性長鏈將HQAS和β-CD連接起來，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Zn<'2+>的選擇性和熒光增強程度與HQAS-β-CD相當。以十六烷基三甲基溴化胺(CTAB)膠束模擬細胞膜的疏水層

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