高尔基体的主要功能是对内质网中合成的蛋白质进行逐步的修饰和分类,并将它们分配到不同的细胞或者是细胞外。高尔基体作为蛋白质修饰及运输的中枢系统,一旦发生氧化应激,过量的活性氧（ROS）或者活性氮（RNS）会严重影响其中的蛋白质功能,导致新陈代谢紊乱,严重时会导致疾病的发生,比如:心血管疾病、癌症、炎症、肝损伤以及神经性疾病等。因此,对高尔基体中的ROS和RNS进行实时、准确监测,对于早期疾病的诊断和预防有重要意义。O2·-是O2单电子还原的产物,主要通过线粒体呼吸链和和烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶与O2反应产生,广泛参与细胞功能的调节,例如O2·-参与细胞的增值和分化,一旦ROS爆发,O2·-增多氧化还原平衡被破坏,会导致细胞膜损伤,进而引起生物机体的炎症等疾病;O2·-广泛参与细胞的免疫调节,O2·-增多会激活细胞凋亡蛋白酶,并且伴随着各种炎症因子的生成最终导致细胞凋亡。因此,O2·-平衡失调与许多疾病的发生和发展密切相关。HNO是氧化应激的标志物之一,HNO通过诱导降钙素基因相关肽（CGRP）释放,从而导致血管舒张;HNO也可以通过激活鸟苷酸环化酶（s GC）的活性,使生命体的动脉舒张,降低血管阻力增强心脏的输出;此外HNO会直接与硫醇反应,抑制醛脱氢酶的活性,导致癌症、炎症等疾病的发生。因此,HNO浓度变化可以作为诊断某种疾病的标志物。因此,研究在疾病发生发展过程中,亚细胞器水平上,高尔基体HNO和O2·-水平的变化具有重要意义。为了研究高尔基体中ROS,HNO和O2·-在疾病发生发展过程中的变化,我们设计合成了多种荧光探针,分别用于荧光成像线粒体HNO、高尔基体HNO和高尔基体O2·-。这些探针都具有高灵敏度、高选择性、低细胞毒性等特性,不仅可以高效靶向亚细胞器,而且可以用于细胞及活体中ROS的实时、原位荧光成像。本文研究内容如下:1、为了探索在疾病中,细胞亚细胞器内HNO水平的变化,我们利用线粒体及高尔基体的靶向基团分别合成了用于高尔基中HNO成像的开启型荧光探针Golgi-HNO和用于线粒体中HNO成像的近红外荧光探针Mito-HNO。Golgi-HNO由牛血清白蛋白（BSA）和Fluo-HNO组成,其中牛血清蛋白作为高尔基的靶向部分,Fluo-HNO作为特异性识别HNO的荧光探针。Mito-HNO由近红外荧光团苯并花菁和2-（二苯基膦）苯甲酸酯组成。两种探针均利用2-（二苯基膦）苯甲酸酯作为HNO的识别基团,通过施陶丁格（Staudinger）反应,实现HNO的高灵敏度检测。利用Golgi-HNO和Mito-HNO,我们成功检测到细胞高尔基体和线粒体中内源性和外源性HNO的变化。此外,我们成功检测到CCl4等药物诱导的急性肝损伤（DILI）的小鼠肝脏中HNO水平显著增加,说明HNO可以作为诊断DILI的理想生物标志物。这项工作为揭示高尔基体和线粒体中HNO水平提供了一个强有力的工具,并为诊断DILI提供了双重保险。2、我们设计合成了靶向高尔基体的近红外荧光成像探针GSO用于O2·-的原位检测。探针GSO由磺胺和三氟甲烷磺酸根基团组成,其中苯磺酰胺作为高尔基体的靶向基团,三氟甲烷磺酸根基团作为O2·-识别基团。我们利用BSA将GSO与之前报道过的Np-Golgi按1:2的比例包裹后形成GolROS运输进入细胞高尔基体,然后成像检测O2·-和H2O2的变化。通过共定位实验证明,该纳米材料拥有良好的定位高尔基体的能力,并且利用纳米材料成功观察到不同刺激剂处理细胞后高尔基体中内源性O2·-和H2O2的水平变化。此外,我们用BSA包裹GSO后,成功观察到哇巴因诱导的高血压小鼠的肾脏中O2·-明显增加。因此,这一新材料有望为今后研究高尔基体氧化应激与重大疾病的关联提供有力工具。