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与传统有机荧光分子探针相比,稀土配合物荧光分子探针具有良好的水溶性、长的荧光寿命、大的Stokes位移、发射峰尖锐等特点,结合时间分辨荧光检测技术,其非常适用于复杂生物样品中目标组分的高灵敏度检测。在本博士学位论文的研究工作中,设计合成了如下几种可对生物样品内活性小分子特异性响应的稀土配合物荧光分子探针,并考察了其在时间分辨荧光生化分析中的应用性能。设计合成了一种具有良好细胞膜通透性的铕(Ⅲ)配合物单线态氧荧光分子探针MTDTA-Eu3+。该探针对单线态氧的荧光响应具有很高的选择性和灵敏度,可用于弱酸性、中性和弱碱性条件下单线态氧的时间分辨荧光测定。利用该探针具有的良好细胞膜通透性,将其与HeLa细胞共培养标记细胞后,成功监测了细胞内两种光动力治疗药物血卟啉单甲醚(HMME)与5-氨基酮戊酸(ALA)在光照条件下产生单线态氧的过程与分布,为肿瘤光动力治疗研究提供了一种有力的检测方法。利用光诱导电子转移(PET)机理,设计合成了一种对小分子生物硫醇化合物具有特异性响应的稀土配合物比率型荧光分子探针NSTTA-Tb3+/Eu3+,在对探针性质充分表征的基础上,建立了其用于活细胞内生物硫醇的快速、定量荧光检测新方法。设计合成了一种基于稀土配合物的对硫化氢具有特异性响应的比率型荧光分子探针NPTTA-Tb3+/Eu3+,在对探针性质充分表征的基础上,将其用于活细胞内硫化氢的比率型时间分辨荧光成像测定,建立了其用于活细胞内硫化氢定量成像测定的新方法。构建了一种基于分子内铽(Ⅲ)配合物-罗丹明荧光共振能量转移(LRET)机理的比率型时间分辨荧光探针设计的分子平台,并在此基础上合成出三种分别对NO、ClO-及pH具有特异性响应的比率型荧光分子探针TR-NO-Tb3+、TR-ClO--Tb3+和TR-pH-Tb3+。研究结果表明,基于该平台合成的荧光分子探针兼具了稀土配合物与罗丹明类荧光探针的优点,如水溶性好、Stokes位移大、荧光寿命长、灵敏度高及细胞膜通透性好等。本研究以探针TR-NO-Tb3+为代表,考察了其在HepG2细胞及大型蚤中NO比率型时间分辨荧光成像测定中的实际应用效果。这一平台的构建,为进一步研制比率型时间分辨荧光分子探针提供了一种有用的研究策略。