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对细胞器的研究一直是认识细胞结构和功能的重要方法,线粒体作为细胞的能量工厂,参与众多的新陈代谢过程,许多病理学过程均与它相关,一直以来都是研究的热点。虽然目前已报道许多线粒体相关的荧光染料,但是大部分只能应用于线粒体内金属离子、活性氧物种、有机小分子或酸碱环境的响应,而对于线粒体内黏度或极性响应的荧光染料未见报道,是生物学研究的薄弱领域,因此,设计合成线粒体黏度或极性响应的荧光染料对深入探索线粒体在生物过程的细节作用具有重要意义。1.将苯基引入到氟硼吡咯(BODIPY)染料的3,5-位,噻唑环引入到1,7-位,8-位引入吡啶基,合成染料DPT,对中位吡啶氮原子甲基季铵化,得到最终产品M-DPT。通过测试光谱性质得知,这两例荧光染料的发射波长均处于近红外光区(λem.DPT=655 nm和λem.M-DPT=718nm),特另是M-DPT,在吡啶季铵化后,染料的最大发射波长红移到长波长区域,斯托克斯位移增大到48 nm,荧光发射光谱不受溶剂和pH值变化的影响,通过理论计算解释了波长红移和斯托克斯位移增大的现象。同时,M-DPT具有活细胞通透性,可对线粒体进行特异性染色和成像。2.通过对中位醛基取代的五甲川菁染料母体进行苄基季铵化得到染料Mito-V。该染料具有两个最大吸收(410nm和610nm)和发射峰(456nm和665 nm),随着溶液黏度增加,两个荧光发射强度增加幅度不一致,且长波长与短波长处荧光比率的对数值,或长波长处荧光寿命的对数值,均与黏度对数值之间成良好的线性关系(R2=0.992和0.998)。Mito-V具有活细胞通透性,可通过比率荧光和荧光寿命成像两种方法监测线粒体黏度变化。3.将香豆素和苄基季铵化后的苯并噻唑基团通过共轭连接得到染料BOB。该染料具有两个吸收最大吸收(426 nm和561 nm)和发射峰(467 nm和645 nm),随着溶液极性增加,短波长与长波长处荧光强度的比值,与溶液极性值呈良好的线性关系(R2=0.93),可通过比率荧光测试溶液极性。BOB具有活细胞通透性,可对活细胞中线粒体特异性染色,是一例能够用来观察线粒体极性变化的示踪剂。