生物活性含氧物种荧光识别染料的构建与应用

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:shiyigudan
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生物体内的O2及其代谢产生的含氧物种对于机体的呼吸作用、能量代谢、氧化还原稳态、信号传导、免疫防御等至关重要,与生命活动中的各种生理过程密切相关。然而,多数含氧活性物种也被认为是“双刃剑”。不受调控的氧物种的爆发会引起机体的氧化应激,导致机体衰老以及癌症等恶性疾病的发生、发展。近年来,基于氧化应激上调来杀死肿瘤的治疗策略(如光动力等)被广泛提出,O2、1O2和O2·-等与治疗相关的活性含氧物种被重点关注。因而设计合成高效、灵敏的荧光染料,实时无侵入、可视化地呈现复杂环境中O2、1O2和O2·-的生成、分布、含量以及后续的动态变化具有重要意义。基于ICT型染料萘酰亚胺,构建了线粒体靶向的比率型O2·-荧光识别染料NA-T。NA-T以二苯基次膦酰基为识别基团,酰胺苯甲醇酯为连接臂,三苯基膦为线粒体靶向基团。当识别基团被O2·-亲核进攻分解后,连接臂发生自消除反应,萘酰亚胺母体上电荷转移发生变化,从而导致NA-T的吸收和荧光光谱位移显著变化。NA-T对O2·-的比率响应(I540nm/I475nm)迅速(t<132 s)、灵敏度高(最低检测限为0.37 μM)、选择性强,基本不受溶剂和生理pH变化的影响。NA-T被成功用于细胞线粒体和大型水蚤炎症模型中内源性O2·-的比率成像,以及流式细胞术中对细胞受激产生的O2·-进行分析。受102调控的氨基酸损伤现象启发,基于生物体内富含的色氨酸衍生物,于硝基苯并噁唑平台上设计合成了三例Turn-On型双光子1O2识别染料NB-TRP、NB-TRY和NB-MOT。通过合理设计识别基团上的供吸电子基团调控了染料的背景荧光和响应灵敏度。其中以5-甲氧基色胺为识别基团的荧光染料NB-MOT背景荧光最低,灵敏度最高(F/F0≈180倍),对1O2表现出荧光强度和寿命的双模式响应。NB-MOT光稳定好、抗干扰能力强,被用于细胞1O2的双模式成像以及光动力过程中1O2的荧光检测,还被用于示踪小鼠体内光毒性药物环丙沙星的代谢分布以及衡量其诱导的光致氧化应激。基于自敏化光氧化策略,于2,4-二甲基吡咯修饰的不对称BODIPY平台上构建了能够比率响应氧氛围的系列光敏染料BDPs(BDP-C1、BDP-C2、BDP-Ⅰ、BDP-Ⅱ和BDP-Ⅲ)。该系列染料经光照能够敏化O2产生1O2,并与1O2反应,导致自身荧光发射比率和光敏性能的变化。其中BDP-Ⅱ的荧光比率(I605nm/I633 nm)变化适中;光自氧化后,1O2量子产率依然保持在较高水平(ΦΔ=0.43);光毒性高,IC50值达到0.46 μM。因而被用于细胞、肿瘤氧环境的比率报道以及光动力治疗抑制肿瘤生长。同时BDP-Ⅱ还被用于评估输氧材料对肿瘤低氧环境的改善情况。
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