基于二氟硼結(jié)構(gòu)的新型熒光-化學(xué)發(fā)光探針的設(shè)計(jì)合成與生物應(yīng)用.pdf

1、小分子熒光探針由于靈敏度高、選擇性好，在生物活性物種檢測領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，是目前光學(xué)分析法檢測生物活性物質(zhì)最常用、最重要的工具之一。基于傳統(tǒng)熒光染料的熒光探針根據(jù)染料母體的不同而各具優(yōu)點(diǎn)，但是隨著對活性物種檢測靈敏度、選擇性要求的提高，這些熒光染料在作為熒光探針母體方面也存在一些不足。例如以花菁為母體的熒光探針?biāo)雇锌怂刮灰戚^小、量子產(chǎn)率不高，而且探針還會發(fā)生聚合、光漂白、斷鍵分解等現(xiàn)象；基于羅丹明、BODIPY、熒光素和香豆素類等染料的

2、熒光探針熒光量子產(chǎn)率相對較高，且有較好的光學(xué)穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，但是這些染料的發(fā)射波長一般處于短波長區(qū)，易受到生物體系自發(fā)熒光和散射光的干擾，并且斯托克斯位移也不是很大。所以綜合以上各類熒光探針的特點(diǎn)，有必要設(shè)計(jì)性能更優(yōu)良的熒光染料，以滿足實(shí)際生物檢測的要求。目前對新型熒光探針的合成，主要在以下幾個方面進(jìn)行改進(jìn)：提高探針的熒光量子產(chǎn)率，增加檢測靈敏度；增大斯托克斯位移，以降低染料的自吸收和光譜干擾；使染料的發(fā)射波長紅移，增加組織穿透性，

3、避免生物體系中某些物質(zhì)(如水、脂質(zhì)體、蛋白質(zhì)等)對光的吸收，降低信噪比；探針母體的光穩(wěn)定性好，不易發(fā)生聚合或光漂白；5。探針?biāo)苄院茫┠ば院?，對生物體毒性低。
　　化學(xué)發(fā)光探針作為另一類發(fā)光型探針，因其不需要激發(fā)光源、瞬時響應(yīng)、靈敏度高等特點(diǎn)在生物檢測中得到了一定程度的應(yīng)用?；瘜W(xué)發(fā)光檢測利用化學(xué)反應(yīng)釋放的能量將反應(yīng)體系中的熒光物質(zhì)激發(fā)，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成輻射能，整個過程中無需激發(fā)光源，消除了背景光的干擾，很適合活生物體的原位檢測與活

4、體成像。但是目前的化學(xué)發(fā)光探針量子產(chǎn)率一般不高，且發(fā)射波長在較短波長區(qū)，還需要進(jìn)一步提高檢測的靈敏度和選擇性。所以設(shè)計(jì)具有新型發(fā)光母體、發(fā)射波長在遠(yuǎn)可見-近紅外區(qū)的小分子化學(xué)發(fā)光探針，將會進(jìn)一步拓寬化學(xué)發(fā)光檢測方法在生物分析中的應(yīng)用。酸堿平衡和氧化還原平衡是細(xì)胞內(nèi)重要的生化反應(yīng)平衡，對細(xì)胞生理過程起到極為重要的調(diào)節(jié)作用。細(xì)胞酸度(pH)在諸如細(xì)胞生長、細(xì)胞內(nèi)吞作用、細(xì)胞粘附等過程中起著關(guān)鍵調(diào)節(jié)作用，是細(xì)胞進(jìn)行新陳代謝的重要參數(shù)之一。許多

5、報(bào)道認(rèn)為一些疾病與細(xì)胞質(zhì)或者酸性細(xì)胞器內(nèi)的pH異常有關(guān)。活性氧(reactive oxygen species，ROS)參與細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、神經(jīng)傳遞、免疫系統(tǒng)控制、細(xì)胞生長調(diào)節(jié)及細(xì)胞代謝等，是細(xì)胞氧化還原平衡體系的重要參與者。因此，準(zhǔn)確測定細(xì)胞內(nèi) pH和活性氧濃度十分重要。熒光探針法具有高靈敏度和高選擇性，且利用熒光探針共聚焦成像技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)細(xì)胞內(nèi)酸堿平衡變化監(jiān)測及質(zhì)子的時空分布研究?；瘜W(xué)發(fā)光反應(yīng)與自由基的生成與轉(zhuǎn)化密切相關(guān)，所以化學(xué)發(fā)光

6、探針在活性氧檢測中具有獨(dú)特的優(yōu)勢。
　　本文結(jié)合熒光、化學(xué)發(fā)光這兩類光學(xué)探針的特點(diǎn)，以二氟硼為熒光母體，合成了兩種pH熒光探針及一種小分子化學(xué)發(fā)光探針。以熒光探針實(shí)現(xiàn)了細(xì)胞內(nèi) pH的熒光成像。用化學(xué)發(fā)光探針初步檢測了超氧陰離子自由基。具體工作包括：⑴介紹了熒光、化學(xué)發(fā)光探針在生物檢測方面的進(jìn)展，重點(diǎn)對二氟硼類化合物探針的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、物理化學(xué)性質(zhì)及其光學(xué)檢測應(yīng)用進(jìn)行了綜述。⑵合成了一種以二氟硼結(jié)構(gòu)為母體的pH可逆“裸眼”熒光探針。該探

7、針的最大激發(fā)發(fā)射波長分別在465nm和608nm處，斯托克斯位移達(dá)到了143nm。探針以巰基作為響應(yīng)基團(tuán)，在pH=4.0-8.0之間呈靈敏響應(yīng)，熒光強(qiáng)度隨著 pH的增大而增強(qiáng)；詳細(xì)研究了該探針的響應(yīng)原理，發(fā)現(xiàn)探針光穩(wěn)定性好，有良好的穿膜性，以該探針實(shí)現(xiàn)了人肝癌細(xì)胞內(nèi) pH的熒光成像分析。⑶合成了一種以二氟硼結(jié)構(gòu)為母體、以吡啶為響應(yīng)基團(tuán)的pH熒光探針。該探針在pH=3.0-6.0范圍內(nèi)呈靈敏響應(yīng)，以該探針實(shí)現(xiàn)了人肝癌細(xì)胞內(nèi) pH的熒光成像