負載功能分子的介孔硅納米探針在溶酶體中的傳感研究.pdf

1、化學生物傳感器是原位、實時監(jiān)測生物體，如細胞、組織等生理和病理過程的關(guān)鍵技術(shù)，是現(xiàn)代生命科學以及疾病診斷等領(lǐng)域不可或缺的分析工具。熒光傳感器結(jié)合日漸精益的成像技術(shù)是現(xiàn)今化學生物傳感領(lǐng)域的主力軍。其中，熒光有機小分子探針因其靈敏度高、檢測范圍廣等特點在現(xiàn)代生命科學領(lǐng)域中廣受關(guān)注。隨著科學技術(shù)的進步與發(fā)展，豐富和發(fā)展高效的針對細胞中更精細結(jié)構(gòu)——亞細胞區(qū)域定位熒光探針成為研究熱點，同時也是一個難題。眾多亞細胞結(jié)構(gòu)中，溶酶體是其中極其重要的一

2、員。因此，靶向溶酶體熒光探針的設(shè)計和開發(fā)對探究與溶酶體相關(guān)的細胞生理過程意義重大。然而，溶酶體中的酸性環(huán)境和多蛋白酶特點加之固有的生物相容性差等問題讓有機小分子探針無從適應，傳統(tǒng)方法盡顯疲態(tài)。為了應對新需求帶來的高挑戰(zhàn)，在熒光有機小分子探針的基礎(chǔ)上構(gòu)建新平臺成為了適應溶酶體內(nèi)嚴苛環(huán)境的突破口。
　　本論文以解決上述熒光有機小分子探針面臨的挑戰(zhàn)為目的，結(jié)合納米技術(shù)，以設(shè)計熒光納米探針為主線，具體開展了以下兩個工作：
　　（1）

3、目標物和pH雙激活型納米復合熒光探針應用于溶酶體內(nèi)自由銅離子的分析檢測。銅是生命體必需元素，溶酶體中銅離子失衡會引發(fā)威爾森氏病等多種疾病。近年來，大量的熒光探針被設(shè)計用于檢測 Cu2+，但是其中大部分是針對整個細胞 Cu2+的檢測和成像，而選擇性檢測溶酶體中 Cu2+的探針鮮有報道。其難點有二，首先，在探針分子上加一個靶向基團的傳統(tǒng)方法不能消除來自細胞液等位置的背景信號；其次，探針分子在溶酶體“苛刻”環(huán)境中的不穩(wěn)定性會影響其檢測性能。為

4、了實現(xiàn)溶酶體 Cu2+的檢測，本研究基于同時對目標物和低 pH雙刺激響應的策略，設(shè)計、合成了一種新型的納米復合熒光探針。一方面，探針分子包含了一個H+識別位點，這樣就避免了非酸性環(huán)境中的背景熒光。另一方面，探針分子被包埋在介孔硅的孔道中，保證探針在細胞內(nèi)不會被干擾或降解。最重要的是，介孔硅被細胞內(nèi)吞后只在溶酶體內(nèi)聚集使得探針能夠高分辨的檢測溶酶體內(nèi)的Cu2+。同時，靶向縮氨酸RGD的修飾，使其擁有更好的細胞通透性和滯留效應，因此，該納米

5、探針Rhod-SP@MSN-CD-RGD最終實現(xiàn)了酸性溶酶體內(nèi)Cu2+變化的高靈敏示蹤以及人肝癌細胞(HepG2)和正常的肝細胞(HL-7702)內(nèi) Cu2+含量的檢測。
　　（2）納米孔道實驗室：一種新方法用于溶酶體內(nèi)一氧化氮的檢測。利用介孔硅的多孔洞結(jié)構(gòu)，本設(shè)計中，作者把對一氧化氮特異性響應的有機小分子探針Rhod-NO物理包覆于介孔硅孔道內(nèi)，并以環(huán)糊精作為堵孔工具。一方面，Rhod-NO與介孔硅納米顆粒結(jié)合達到溶酶體靶向效果