论文部分内容阅读
生物体内存在各种各样的活性物种，而这些物质表现出各自相应的生理功能。细胞是生命活动的基本单位，在新陈代谢过程中需要多种物质的参与，其中，分子氧是一种关键性的活性物种，是需氧细胞、动植物有氧呼吸所必需的物质，生物体内的氧含量低于或者高于正常范围，都会影响细胞的正常功能，引发一系列的相关疾病。因此，对于氧的定性、定量分析具有重要的理论意义和实际意义。这就需要选择性好、灵敏度高的分析方法，荧光法以其自身的独特优势而倍受青睐，令人感兴趣的是，荧光探针进入细胞，不会损伤细胞，与活细胞内的溶解氧作用后生成强荧光物质，借助于激光共聚焦成像技术，就能实现细胞内分子氧的“实时在线可视化”检测，从而对生物体内分子氧的检测成为可能。乏氧是临床多种疾病共有的病理过程，肿瘤内乏氧的研究，它不仅能为肿瘤乏氧的基础研究创造条件，而且为临床判断肿瘤预后和采用干预措施提供依据，特别是在化学、生物学、医学研究等领域的应用。因此，开发性能优良的乏氧指示剂，其重要意义是不言而喻的。现有的方法总是存在着这样那样的不足。其中，用于检测氧的磷光、荧光方法，其机理是：分子氧与氧指示剂碰撞而使磷光、荧光猝灭，通过光强度的变化来定量表示氧的变化。虽然磷光具有寿命长、Stokes位移大等诸多优点，但是反应过程中会产生活性很高的单线态氧。而有些基于氧化还原机理的荧光探针会产生过氧化氢（H2O2）、羟基自由基（OH）等活性氧（ROS），活性氧会氧化氨基酸、蛋白质、DNA等生物分子，改变其结构和功能，影响细胞信号的传导，对细胞有毒害作用，甚至会杀死细胞。因此，设计合成没有单线态氧等活性氧产生，并且能够应用到细胞和组织的探针，有望会为现代生物学、生理学和医学等相关领域的研究提供有力的工具。本论文的主要内容如下：第一章综述了氧和乏氧的研究意义及检测方法。第二章以2-（2-硝基咪唑）乙胺作为特异性响应基团，花菁为母体设计，合成了一种近红外乏氧荧光探针Cy-NO2，利用硝基对花菁荧光的强淬灭作用，使得探针Cy-NO2的荧光很弱，而硝基被还原成氨基后，花菁的荧光恢复，以此成功实现了对乏氧的成像检测。乏氧条件下，化学体系中硝基与锌粉和甲酰肼反应，硝基被还原成氨基。甲酰肼的浓度范围是0-10.3μM，线性方程为F = 49.77634+ 157.60492[Formylhydrazine] （μM），线性相关系数为0.9973，检测限为10. 81nM；细胞中，硝基还原酶和烟酰胺腺嘌呤二核苷酸将硝基还原成氨基。此外，生物体内常见的还原性物质：抗坏血酸、谷胱甘肽、L-半胱氨酸不干扰。细胞实验表明，该探针毒性低、生物兼容性、水溶性好，能够用于细胞内乏氧水平的成像分析。