硫化氢(H2S)是具有特殊臭味的挥发性有毒环境污染物。现在,它也被认为是第三种重要的气体信号分子,可以调节心血管、神经、免疫、内分泌和胃肠道系统。在哺乳动物系统中,内源性H2S主要通过三种特定的酶催化半胱氨酸及半胱氨酸衍生物而产生,包括胱硫醚β-合成酶(CBS),胱硫醚γ-裂解酶(CSE),以及在线粒体或细胞质中的3-巯基丙酮酸硫转移酶(3-MST)。硫化氢参与多种维持细胞健康的生理反应,包括血管舒张,血管生成,氧传感,细胞凋亡,炎症和神经调节,并且它还可以防止缺血/再灌注损伤。另一方面,不受调节的、浓度异常的硫化氢可能导致阿尔茨海默病、唐氏综合症、糖尿病和肝硬化等严重疾病。而且,在一些实验模型中,H2S已初步显示出治疗潜力,例如,在阿尔兹海默病的实验模型中,H2S能够预防神经元损伤,减轻认知功能障碍,减缓疾病的进展。尽管如此,其行为的明确机制以及对其生产和破坏的调节机理仍不清楚,部分原因是难以监测其在体内的浓度。因此,理想的体内内源性硫化氢检测方法对于进一步阐明硫化氢的生理和病理作用具有重要意义和实用价值。迄今为止,已报告了大量硫化物的检测方法,包括比色法,电化学分析和气相色谱法等,其中荧光探针检测法因其具有低侵入性和良好的相容性等优点而成为首选。但是,在含有高浓度硫醇背景下特异性检测H2S仍然是具有挑战性的。本文主要利用H2S的亲核性和还原性,开发了 2-1,3-1,4-1三个特异性检测H2S的荧光探针,通过荧光和紫外光谱法以及荧光成像法研究了三个探针与H2S的识别响应。具体研究工作如下:1.设计合成了基于H2S双亲核特性的增强型荧光探针2-1。首先H2S与2-1中带有亲电性二硫键发生亲核取代反应,然后形成带有巯基的中间体2-2,其巯基会自发的与邻近的酯基进行亲核加成、环化反应,释放出香豆素2-3和副产物苯并二噻茂酮2-4。成像实验表明探针2-1可用于检测A549细胞中的外源性H2S。2.设计合成了一个对粘度敏感,并且可以特异性检测H2S的BODIPY荧光探针3-1,光谱实验表明3-1在DMSO可与H2S快速响应。另外,3-1在非粘性介质中显示出较弱的荧光,我们研究了 3-1在不同比例的甲醇/甘油体系中的荧光发射和荧光寿命,观察到荧光强度和衰减时间随着介质粘度的增加而增强,表明3-1是可以旋转的分子。生物实验表明,该探针可以用于检测HepG-2中的内外源H2S和粘度。3.设计合成了一个基于FRET机理由7-氨基-4-甲基香豆素和荧光素组成的荧光探针4-1,该探针对H2S的检出限为0.031μM,可在8 s内与硫化氢完成反应。此外,HepG-2细胞成像和小鼠活体成像实验都表明4-1能够应用于检测生物系统中的H2S。