【摘 要】
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目的:构建新的基于花菁染料的荧光探针,并将其用于细胞内ATP水平或粘度变化的荧光成像分析。方法:本论文包括两个方面的研究内容。1.近红外ATP荧光探针NIR-ATP的构建及其在铁死亡过程中的荧光成像分析应用以CS-2花菁染料作为荧光母体,二乙烯三胺作为ATP响应识别基团,构建用于检测ATP的近红外荧光探针NIR-ATP;采用~1H-NMR、13C-NMR和HRMS等有机结构分析手段对NIR-ATP
【基金项目】
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国家自然科学基金（22164022）细胞死亡过程相关生理活性物种荧光探针的构建及分析应用
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目的:构建新的基于花菁染料的荧光探针,并将其用于细胞内ATP水平或粘度变化的荧光成像分析。方法:本论文包括两个方面的研究内容。1.近红外ATP荧光探针NIR-ATP的构建及其在铁死亡过程中的荧光成像分析应用以CS-2花菁染料作为荧光母体,二乙烯三胺作为ATP响应识别基团,构建用于检测ATP的近红外荧光探针NIR-ATP;采用~1H-NMR、13C-NMR和HRMS等有机结构分析手段对NIR-ATP进行结构表征;通过紫外-可见分光光度计及荧光分光光度计考察NIR-ATP对ATP的荧光识别响应分析性能,如线性范围、检测限、选择性等;采用MTT法在细胞层面考察NIR-ATP的生物相容性;使用倒置荧光显微镜考察NIR-ATP探针对细胞内的ATP的荧光成像分析性能,并将NIR-ATP应用于铁死亡过程中的ATP水平变化荧光成像分析。2.线粒体靶向粘度荧光探针N-1和N-2的构建及其分析应用以苯并噻唑类花菁染料为荧光母体,结合“分子转轮”策略,构建用于检测微环境粘度变化的线粒体靶向荧光探针N-1和N-2;采用~1H-NMR、13C-NMR和HRMS等方法对N-1和N-2进行结构表征;通过紫外-可见分光光度计及荧光分光光度计考察N-1和N-2对微环境粘度的荧光响应分析性能,如线性范围、抗干扰能力等;采用MTT法在细胞层面考察N-1和N-2的生物相容性;使用激光共聚焦荧光显微镜考察N-1和N-2的线粒体靶向性能,并将N-1和N-2应用于对线粒体粘度变化进行荧光成像检测。结果:经~1H-NMR、13C-NMR、HRMS等方法确证获得了预期的目标探针分子。荧光响应分析和细胞荧光成像分析两方面的研究表明:（1）NIR-ATP与ATP作用后,可产生位于745 nm处的近红外荧光增强响应,且对ATP表现出良好的选择性和灵敏度,NIR-ATP对细胞内的ATP水平变化也表现出良好的荧光成像性能,已用于检测细胞铁死亡过程中的ATP水平变化;（2）N-1和N-2自身的荧光发射在低粘度环境光中较弱,但是随着溶剂环境粘度的增大,两者的荧光强度均表现出显著的荧光增强响应,同时溶剂环境p H和极性的改变并不会使N-1和N-2的荧光发射产生明显变化,表明N-1和N-2可用于选择性的环境粘度检测,进一步的共定位成像表明,N-1和N-2具有良好的线粒体靶向能力,可用于监测线粒体内部的微环境粘度变化。结论:以新型花菁类染料为母体,分别获得了两类用于检测ATP或粘度变化的荧光探针,并成功运用于细胞荧光成像,为细胞ATP水平或线粒体粘度变化监测提供了新的分析工具,同时也为设计新的花菁类探针提供了设计思路和研究参考。
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