活性硫与活性氧荧光探针的设计、合成与应用

来源 :南宁师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yuggmacc
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生物活性氧(ROS)、活性硫(RSS)物种在生物体内扮演着重要的角色,其生理水平的波动与一些生理疾病密切相关。因此,对活性氧、活性硫的检测在相关的生物、医学领域研究意义重大。传统的检测方法(如高效液相法、原子光谱法、质谱法)存在耗时长、检测方式繁琐、灵敏度低等缺陷。荧光探针因其具有操作简单、灵敏度高、实时细胞成像、毒性低、选择性好、高效性等优点,引起研究人员的广泛地兴趣,目前已经成为了现代科学研究以及疾病诊断等领域中不可或缺的检测工具。目前所报道的绝大多数荧光探针仅能选择性检测一种活性氧或活性硫分子,开发能同时检测两种及以上的活性氧、活性硫的荧光探针是当前研究前沿,同时也备受挑战。本论文针对上述问题,设计了同时区分多种活性硫和活性氧的荧光探针,具体工作如下:(1)基于香豆素为染料母体,以7-硝基-1,2,3-苯并恶二唑(NBD)和叠氮(-N3)基团为识别位点,设计合成了新型荧光探针,COU-N3-NBD,用于区分检测半胱氨酸(Cys)/同型半胱氨酸(Hcy)和硫化氢(H2S)。由于识别基团与香豆素母体间强烈的光诱导电子转移(PET)作用,探针本身不发射荧光。加入Cys/Hcy,能够诱导NBD基团的离去,同时生成相应的巯基NBD取代物NBD-S-Cys/NBD-S-Hcy。NBD-S-Cys/NBD-S-Hcy不稳定,会进一步发生分子内重排,生成相应的氨基NBD取代物NBD-N-Cys/NBD-N-Hcy,从而发射出强烈绿色荧光。当加入H2S时,不仅能够诱导NBD基团的离去,同时还能将香豆素结构上的N3基团还原成氨基,生成氨基香豆素,发射出蓝色荧光。该探针具有高选择性、高灵敏度等优点,其检测限低至1.12μM。(2)通过整合的吩噻嗪部分作为电子供体和乙酰基部分作为电子受体,合成了具有宽带发射光谱(最大半峰全宽可达123 nm)和大斯托克斯位移(最大217 nm)的新型D-π-A系统染料PTZAc。基于该染料平台,设计合成了用于苯硫酚检测的新型2,4-二硝基苯基醚型荧光探针PTZAc-1。2,4-二硝基苯基醚部分能够有效的引发PET过程,猝灭探针本身的荧光。加入苯硫酚,由于苯硫酚的强亲核性可触发2,4-二硝基苯基醚部分的裂解,释放出染料PTZAc,从而产生强荧光信号。该探针具有高选择性、高灵敏度(检测限低至1.03μM)、荧光发射谱宽阔开启等优点。该探针在活的RAW 264.7细胞中成功地证明了PTZAc-1在细胞内硫酚成像中的多通道应用。(3)基于正丁基取代的吩噻嗪为母体,4-(三氟甲基磺酰基)苯基醚为O2·-识别基团,4-溴甲基苯硼酸频哪酯为H2O2以及吩噻嗪结构上的杂硫原子为HCl O的特异性识别基团,构建可以有顺序的检测O2·-和HCl O的荧光探针PTZ-CN、PTZ-COOEt以及有顺序检测H2O2和HCl O的探针PTZ-BO-CN。并通过核磁共振氢碳谱确定了探针分子的结构。但遗憾的是,我们对于三个探针进行与检测物的响应进行紫外、荧光的分析时,在常用的测试体系中探针对于有顺序的检测两种活性氧的响应性能不佳,且其未能与设计预想的检测机理相一致,探针未能的得到很好的应用。
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