苯并吡喃腈类增强型近红外荧光探针的制备及成像应用

论文摘要

半胱氨酸（Cys）作为一种在人体中重要的生物硫醇,在众多生理和病理过程中发挥非常重要的作用,其含量的异常变化与许多疾病紧密相关。开发一种具有高选择性和灵敏度的检测方法对半胱氨酸进行有效地检测、成像和实时监控变得尤为重要。有机小分子近红外荧光探针具有高选择性灵敏性、强抗干扰性、良好生物相容性和强组织渗透能力,目前在生物检测成像领域中展现极大的应用前景。本文设计并合成了一种新型的以氧杂蒽改性的苯并吡喃腈衍生物的增强型近红外荧光探针（CP-NIR）,基于Michael加成反应用于生物体内半胱氨酸检测。通过Knoevenagel反应制得了探针分子。利用核磁共振氢谱（1H NMR）、质谱（MS）表征了探针CP-NIR的化学结构。利用吸收光谱、荧光光谱和高效液相色谱法等考察了探针CP-NIR的光谱学性质、对半胱氨酸的选择性及探针CP-NIR对半胱氨酸的识别机理。通过细胞毒性实验考察了探针的生物相容性。并利用荧光成像实验探讨了探针对半胱氨酸的检测与成像性能。此探针表现出近红外荧光增强响应信号、大斯托克斯位移（160nm）、快速响应时间和低检测限（48 nM）,从而可实现快速选择性地对半胱氨酸的增强型荧光检测。低细胞毒性和良好的细胞通透性,可用于对活细胞中半胱氨酸的荧光成像。此外,此近红外荧光探针被成功应用于对小鼠模型中异常浓度内源性半胱氨酸的实时监测及荧光成像。

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Abstract

第一章绪论

1.1 前言

1.2 基于苯并吡喃腈结构的近红外荧光染料的研究进展

1.2.1 苯并吡喃腈类近红外荧光探针简述

1.2.2 苯并吡喃腈类近红外荧光染料在生物成像中的应用进展

1.3 具有大斯托克斯位移荧光分子的应用进展

1.3.1 斯托克斯位移简述

1.3.2 具有大斯托克斯位移荧光分子的应用进展

1.4 用于半胱氨酸选择性识别的荧光探针研究进展

1.4.1 半胱氨酸及其检测方法简述

1.4.2 用于半胱氨酸选择性识别的荧光探针应用进展

1.5 本课题的提出及研究内容

第二章苯并吡喃腈类增强型近红外探针的合成与表征

2.1 引言

2.2 实验部分

2.2.1 原料与试剂

2.2.2 荧光探针CP-NIR的合成与制备

2.3 测试与仪器

2.3.1 核磁共振氢谱测试（1H NMR）

2.3.2 高分辨质谱（HR-MS）

2.3.3 液相色谱-质谱测试（MS）

2.4 结果与讨论

2.4.1 化合物1 的表征

2.4.2 化合物2 的表征

2.4.3 化合物3 的表征

2.4.4 近红外染料CP-OH的表征

2.4.5 近红外荧光探针CP-NIR的表征

2.5 本章小结

第三章荧光探针CP-NIR的光谱学性质及成像应用探讨

3.1 引言

3.2 实验部分

3.2.1 原料和试剂

3.2.2 测试与仪器

3.2.3 荧光探针CP-NIR的光谱学性能测试

3.2.4细胞培养及荧光探针CP-NIR的细胞成像实验

3.2.5 荧光探针CP-NIR的细胞毒性试验

3.2.6荧光探针CP-NIR的动物活体成像实验

3.3 结果与讨论

3.3.1 荧光探针CP-NIR对半胱氨酸的光谱性质

3.3.2 荧光探针CP-NIR对半胱氨酸的时间响应性及动力学研究

3.3.3 荧光探针CP-NIR对半胱氨酸的响应灵敏度

3.3.4 荧光探针CP-NIR对半胱氨酸的检测下限的确定

3.3.5 荧光探针CP-NIR对半胱氨酸的选择性和抗干扰性研究

3.3.6 pH对荧光探针CP-NIR检测半胱氨酸的影响

3.3.7 荧光探针CP-NIR对半胱氨酸的响应机理研究

3.3.8 荧光探针CP-NIR的 MTT细胞毒性

3.3.9 荧光探针CP-NIR对细胞中半胱氨酸成像

3.3.10 荧光探针CP-NIR对小鼠内源性半胱氨酸的成像及实时监测

3.4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致谢

附件

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 祁羽

导师: 吴水珠

关键词: 近红外,荧光增强,半胱氨酸,斯托克斯位移,荧光成像

来源: 华南理工大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 生物学,化学

单位: 华南理工大学

分类号: Q503;O657.3

DOI: 10.27151/d.cnki.ghnlu.2019.001221

总页数: 89

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