细胞内自由基检测的新型荧光探针的设计合成及应用

作     者：夏雁青 

作者单位：山东师范大学 

学位级别：硕士

导师姓名：唐波

授予年度：2012年

学科分类：1007[医学-药学(可授医学、理学学位)] 081704[工学-应用化学] 07[理学] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 070302[理学-分析化学] 0703[理学-化学] 100701[医学-药物化学] 10[医学] 

主      题：荧光探针 次氯酸 过氧亚硝基阴离子 氧化还原循环 可逆检测 共聚焦显微成像 

摘      要：在生命有机体的新陈代谢活动中，各种活性物质如活性氧、活性氮、活性氯分子以及各种小分子代谢物等参与能量传递和信号转导，对细胞的生理病理过程起着重要调节作用。有机体通过调节硫醇类物质和活性氧自由基的含量，维持内部氧化还原状态的相对稳定，避免氧化损伤、氧化应激和还原应激的发生。因此，对细胞内各种氧化性物质(如活性氧)所介导的氧化还原循环的研究具有重要的生物学意义。 次氯酸(HOCl)是生物体内一种重要的活性分子。通常在髓过氧化物酶(MPO)的催化作用下，H2O2与Cl-发生反应而产生HOCl。HOCl被认为是一种具有自然抗菌能力的亲核性非自由基氧化剂，对细胞的生理功能有着重要影响。虽然基于荧光探针的荧光分析法已经用于细胞内HOCl的检测研究，但是目前尚无可以对HOCl进行可逆响应的荧光探针，由此从一定程度上限制了对HOCl参与的细胞内氧化还原循环的深入研究。 过氧亚硝基阴离子(ONOO)是生物有机体内一种极其重要的活性氧自由基。细胞内ONOO是由O·和NO反应产生。ONOO是一把双刃剑，它对有机体生物功能的影响既有有益的一面，也有不利的一面。利用荧光探针对ONOO进行检测和识别已取得了较大进展。现已报道的对ONOO有选择性响应的荧光探针中，能够实现专一可逆应答的还很少。所以设计一种对ONOO具有专一可逆荧光响应的有机小分子荧光探针，对于研究细胞内ONOO的生成、代谢及其相关的生理、病理机制具有重要意义。 本论文基于可逆小分子荧光探针的设计合成及其细胞成像分析，开展了以下两部分研究： (一)用于可逆检测HOCl的新型荧光探针的设计合成及细胞成像研究 氟硼二吡咯(BODIPY)是一种常见的荧光染料，在荧光探针研究中一般被作为探针母体，通过偶联识别基团构建探针。实验中我们发现其分子结构中的C=N双键可被NaS2O还原生成C-N单键，得到氢化产物。这种氢化产物能够选择性地被HOCl氧化，伴随荧光恢复，而此过程可以反复进行。在模拟生理条件下，我们以Br-BODIPY母体为荧光探针，实现了对NaS2O和HOCl的可逆荧光应答。探针选择性和光稳定性均令人满意。以小鼠巨噬细胞(Raw 264.7)和HL-60细胞为生物模型，利用探针对HOCl的选择性可逆响应，实现了细胞内多个氧化还原循环的荧光成像。 (二)用于检测ONOO的新型近红外荧光探针的设计合成及细胞成像研究 以近红外荧光染料***为母体，利用和硒同族的硫(S)的抗氧化性设计合成了一种新型近红外可逆有机小分子荧光探针。该探针对ONOO具有高效专一识别特性。在模拟生理条件下实现了探针对ONOO /GSH的可逆荧光应答。以小鼠巨噬细胞(Raw 264.7)为生物模型，实现了细胞内ONOO的可逆氧化还原循环荧光成像检测。