基于香豆素构建生物活性物种和微环境检测的荧光探针研究

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生物体内的活性物种和微环境在维持生命活动平衡中发挥着至关重要的作用,因此设计高效合理的分析工具对生物体内活性物种和微环境进行检测具有重要意义。荧光探针由于其操作方便、选择性好、灵敏度高、生物相容性好、能够在生物体环境内实时在线检测等优点而被广泛运用于医学生物、环境保护、化学检测等领域。本文以香豆素为基础结构单元构建了四例检测生物体内活性物种和微环境的荧光探针,为生命体系中的疾病检测提供了新的识别诊断手段,具体工作内容如下:1.基于香豆素和酮酸构建了一例可逆识别亚硫酸氢根和甲醛的近红外荧光探针NIR-RSF。探针NIR-RSF能快速地与亚硫酸氢根响应,并具有高灵敏度和高选择性。探针检测亚硫酸氢根后会与FA发生可逆反应,使得探针荧光恢复。探针检测亚硫酸氢根和甲醛的可逆反应具有好的重复性,且该探针能够靶向线粒体,对细胞和小鼠中外源性和内源性的亚硫酸氢根和甲醛进行可逆检测,这项工作为监测亚硫酸氢根和甲醛在体内的含量波动提供了 一个新的检测工具。2.基于香豆素和吡啶盐构建了一例同时检测线粒体中谷胱甘肽和黏度的多功能荧光探针MGV。MGV对谷胱甘肽表现出高选择性和敏感性并伴随着比色和比率荧光信号的变化,MGV细胞毒性低,能够靶向线粒体,可用于活细胞外源/内源谷胱甘肽的双通道荧光成像。MGV可用于检测细胞黏度变化,还可以观察线粒体甜甜圈泡囊的形成和细胞凋亡过程。而且MGV通过双通道荧光可区分正常细胞/组织和癌细胞/组织。这项工作为谷胱甘肽、粘度、细胞凋亡和肿瘤成像提供了一种智能的多功能探针。3.基于香豆素和吲哚盐构建了首例可靶向高尔基体和细胞膜对过氧亚硝酸根原位识别的近红外比率型荧光探针MG-ONOO。该探针通过连接磺胺实现了对高尔基体中的过氧亚硝酸根原位识别,MG-ONOO展现出良好的灵敏度和选择性,有利于活细胞内源性和外源性过氧亚硝酸根的荧光成像。MG-ONOO还可用于评估乙酰氨基酚诱导的小鼠肝毒性及其修复作用。这项工作为深入了解高尔基体氧化应激和药物诱导肝损伤提供了新的检测工具。4.基于四氢喹喔啉香豆素构建了两例细胞膜靶向的极性敏感荧光探针MEMs。探针MEMs具有水溶性好、在低极性介质中红色荧光强、斯托克斯位移大、光稳定性好、细胞毒性低和优异的细胞膜靶向能力等优点,可用作有效的极性敏感探针。MEMs可以通过免洗过程,高度特异性地点亮癌细胞的细胞膜。这是首例利用极性探针特异性点亮癌细胞和肿瘤组织,为理解癌细胞和癌症诊断提供了新的见解。
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