无论是荧光探针还是载药体系的构建,连接键结构的性质对于整个分子的应用效果起着重要作用。基于生物体内氧化还原环境的差异性以及二硫键对氧化还原电势的响应性质,二硫键被广泛运用于设计连接结构应用于生物医药等领域。相对于其他调控方式而言,二硫键具有响应灵敏度高,生物相容性好,血液循环中稳定性高等优势,但目前为止大部分生物材料中应用的二硫键具有的线性单一的响应方式并不能够准确调控二硫键在细胞内外不同条件下的稳定性差异。所以,相比于前人试图通过外部因素,例如:增大位阻或是改变微环境来改变二硫键的性质,我们试图从二硫键的本质,即其响应方式来改变二硫键的性质,以使其更好的被应用于生物领域。为了解决以上问题,本课题组报道过一种基于刚性萘酰亚胺(NDI)分子构建的双二硫键体系。我们发现和单二硫键随还原剂浓度增大还原速度线性增加的单一响应方式不同,双二硫键具有的协同调控作用可以诱导分子内发生可逆交换反应,从而改变双二硫键的还原机理,使其对氧化还原环境具有独特的非线性响应性质。然而NDI由于分子间存在相互作用导致其水溶性较差,且位阻较大导致其在细胞内响应性较差,限制了其进一步的应用拓展。本论文设计合成了一系列以苯甲酸为母体的刚性双巯基分子,通过氧化还原动力学对其所构建的单双二硫键二聚体的稳定性和响应性进行了考察,筛选出具有优良性能的双巯基分子用于双二硫键荧光探针体系的构建并对其在不同条件下的荧光恢复情况进行考察。最后通过细胞实验对该探针在细胞内环境中的稳定性进行探究,为该类双二硫键在可控药物递送体系等领域的进一步应用奠定基础。本文的内容共分为五章,主要包括以下研究内容:第一部分,介绍了多肽及蛋白中二硫键的形成过程、二硫键对多肽和蛋白结构和功能的调控、二硫键在体外的合成进展以及在生物材料(荧光探针分子和药物释控体系)中的应用。揭示了目前二硫键在生物医药领域应用的不足,以此为基础提出了本论文的思路、内容和意义。第二部分,设计并合成了一系列基于苯甲酸的刚性双巯基分子。在萘环的基础上缩小分子体积,改善分子亲水性,通过控制碳链长度对双二硫键分子的稳定性进行调控。第三部分,探索双二硫键二聚体的氧化还原动力学并对二聚体的稳定性进行研究,从中筛选出性能理想的分子用于双二硫键荧光探针体系的构建。第四部分,合成了以双二硫键为连接键的荧光探针,具体包括:含柔性多肽的单双二硫键荧光探针及刚性单双二硫键荧光探针,并对其在不同还原条件下的荧光恢复情况进行了考察。为后续细胞实验奠定基础。第五部分,总结本论文主要工作内容、创新点,并对之后的研究方向进行展望。