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二硫键作为我们所熟知的官能团,存在于众多的化学和生物试剂中,在化学和生物学中发挥着重要作用。比如,在氧化型谷胱甘肽(GSSG)和一些蛋白(如血小板反应蛋白TSP-1、蛋白质二硫键异构酶PDI),甚至一些天然的药物(如mitomycin disulfides、leinamycin)中均含有二硫键。生物体中的二硫键一般由两个半胱氨酸残基共价交联而成,氧化型谷胱甘肽(GSSG)与还原型谷胱甘肽(GSH)维持着细胞内的氧化还原平衡,而蛋白中的二硫键能够维持蛋白质构象的的稳定、保证相应蛋白的生物活性。二硫键在硫醇存在下可生物降解,且对不同浓度的GSH刺激有较强的响应性。在人体中,细胞内含有大量游离的硫醇。谷胱甘肽(GSH)作为生物体中含量最多的非蛋白巯基源,细胞内浓度可达到毫摩尔级别(1-10 mM),但在一些细胞外的液体(如血浆以及其他体液)中为微摩尔级别(20–40μM)。更有趣的是,癌细胞中GSH的浓度远远高于与之对应的正常细胞,这一特点在抗癌药物输送系统的发展中发挥重要作用。本论文中构建了一种新型的药物输送系统,通过荧光共聚焦成像对药物的释放进行实时示踪。当今社会的不断进步伴随着环境的污染,导致癌症的发病率越来越高,亚硒酸钠(Na2SeO3)能够有效杀死肿瘤细胞且对正常细胞损害较小,但其抗癌机制却还不清楚。有文献报道,Na2SeO3诱导肿瘤细胞凋亡过程中会代谢产生H2Se,为了观察Na2SeO3代谢过程中H2Se的累积,我们利用含二硫键的六元环做为官能团,设计了一种检测硒化氢的荧光探针,这将为进一步研究硒酸钠抗癌机制提供必要的前提。总之,本论文主要开展了以下两方面的工作:(一)我们采用较新颖的方法合成了近红外的阳离子型氨基部花菁,并与临床化疗药物喜树碱经二硫化物相连,组成了一种新型的线粒体定位的近红外前药。模拟生理条件下,该前药能特异性地被硫醇打断,在GSH 0–40 eq.范围内呈良好的线性(线性方程F=5021.5+516.39[GSH])。由于癌细胞中GSH的浓度远远高于与之对应的正常细胞,前药被癌细胞中谷胱甘肽裂解并重排,释放出活性抗癌药物喜树碱(CPT)的同时在702nm处发出强荧光,实现了药物释放剂量的实时示踪。由于其激发发射均在近红外区,对细胞以及活体伤害较小且生物背景干扰较少。(二)在该部分,我们用较易合成的氨基半花菁为荧光母体,以含二硫键的六元环(氧化型DTT)为识别基团,合成了一种新型的特异性检测硒化氢的荧光探针。在模拟生理条件下,该探针对H2Se具有较高的选择性,且在H2Se浓度0-100μM范围内呈良好的线性关系(线性方程F=79.3733+3.4596[H2Se])。在常氧(20%pO2)和乏氧(1%pO2)情况下,该探针被成功用于亚硒酸钠诱导肝癌细胞凋亡过程中H2Se的成像分析,为进一步探究Na2SeO3诱导肿瘤细胞凋亡机理提供了必要的前提。