細(xì)胞內(nèi)超氧陰離子自由基區(qū)域定位的雙光子熒光探針的設(shè)計與合成.pdf

1、線粒體是細(xì)胞的能量工廠，它在有機體的能量代謝和細(xì)胞凋亡等過程中都起著至關(guān)重要的作用。而且線粒體是細(xì)胞內(nèi)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(zhuǎn)導(dǎo)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(guān)。因此，線粒體內(nèi)的ROS和其他功能小分子的研究引起了廣泛的關(guān)注。超氧陰離子自由基(O2-.)是線粒體內(nèi)電子轉(zhuǎn)移鏈的副產(chǎn)物，它是所有ROS的前體，可以轉(zhuǎn)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(nèi)的O2-.與生物體內(nèi)發(fā)生的炎癥、衰老及癌癥等重大疾病有密切關(guān)系，因此實現(xiàn)線粒體內(nèi)O2-.的原位可視化具有重要的科學(xué)意義。
　　由于O2-.的濃度低、壽命短，它會轉(zhuǎn)化成其他的活性氧自由基，而且線粒體內(nèi)的成分復(fù)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(xì)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(zhì)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(zhì)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(xué)穩(wěn)定性，易于進行結(jié)構(gòu)修飾引入多種官能團的優(yōu)良性質(zhì)，它們在雙光子領(lǐng)域具有極大的應(yīng)用價值。
　　因此針對目前檢測線粒體內(nèi) O2-.的熒光探針的諸多不足，設(shè)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(dāng)前的熱點與難點之一。本論文開展了以下三方面的工作：
　?。ㄒ唬┰O(shè)計合成了一種以芴為熒光母體，檢測線粒體內(nèi) O2-.的新型雙光子熒光探針MF-DBZ。探針的結(jié)構(gòu)由三部分組成：具有良好的雙光子性質(zhì)的熒光團芴、與超氧陰離子特異性反應(yīng)的響應(yīng)基團苯并噻唑啉以及公認(rèn)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(yīng)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(jié)果令人滿意。
　?。ǘ┭芯苛颂结?MF-DBZ在化學(xué)體系及生物體系中的應(yīng)用。探針的光譜性質(zhì)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(yīng)用到了中國倉鼠卵巢細(xì)胞等正常細(xì)胞及癌細(xì)胞中，測定其內(nèi)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(yīng)細(xì)胞內(nèi)線粒體中O2-.濃度的變化。
　　（三）設(shè)計合成了一種以咔唑為母體，檢測線粒體內(nèi)O2-.的新型雙光子熒