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查尔酮类硫酚/醇荧光探针的设计合成及应用
Alternative TitleDesign and synthesis of fluorescent probes for detecting thiophenols/thiol and their application
刘华
Subtype博士
Thesis Advisor史大永
2019-05-08
Degree Grantor中国科学院大学
Place of Conferral中国科学院海洋研究所
Degree Name理学博士学位
Degree Discipline海洋生物学
Keyword苯硫酚,查尔酮,荧光探针,细胞成像,半胱氨酸
Abstract

荧光探针技术,具有高灵敏度,高选择性,检测限低、操作方便、成本低廉等优点,在生物检测、环境分析和医学诊断等领域实现分析物的实时监控,因此受到越来越多的研究人员的关注。

苯硫酚是一类小分子化合物,广泛应用于有机合成中,用于制备各种化学产品如农用化学品(agrochemical),药物 (Pharmaceuticals) 和其他工业产品(industrial product). 苯硫酚是高毒性化合物,对水生生物有机体和动物有很强的毒害作用。当生物体长时间暴露于高浓度的苯硫酚液体或蒸气中会引起一系列健康问题,包括各种中枢神经损害,呼吸障碍,肌肉萎缩,死亡等。半胱氨酸是细胞内含量最多的小分子生物硫醇之一。因其所特有的氧化还原性可以调控生物体内氧化还原平衡,使得它们在人类的健康和疾病等方面有着特殊的地位。因此设计开发用于检测苯硫酚或者用于检测半胱氨酸,且具有优异的传感性,选择性和快速响应的荧光探针具有非常重要的科学意义和应用价值。

本文设计合成了三类5种查尔酮类荧光探针,2种查尔酮探针用于细胞中苯硫酚的检测,2种查尔酮荧光探针用于海水样本中苯硫酚的测定,一种用于检测半胱氨酸的荧光探针。本文主要分为3个章节:

1、本章设计合成得到了两个查尔酮检测苯硫酚的荧光探针probe-KCP1probe-KCP2及中间产物的结构均经过1H NMR13C NMR和质谱的确认。相对于其他氨基酸和常见金属离子,probe-KCP1probe-KCP2对苯硫酚类化合物具有较高的选择性。在苯硫酚的浓度范围在0-15 μM之间,荧光强度与苯硫酚浓度之间成线性关系,探针probe-KCP1的检出限为28 nM (R2 = 0.9946), 而探针probe-KCP2 的检出限为37 nM (R2 = 0.9934). 上述实验结果表明探针对于苯硫酚的检测具有高灵敏度。该荧光探针具有130 nm的斯托克斯位移(Stokes shift),响应时间 (response time)30 min (KCP2:10 min). 这两种探针可以用于水样中定性和定量的检测苯硫酚化合物。此外,探针probe-KCP还成功用于活细胞中苯硫酚的检测。该探针是一类用于检测苯硫酚化合物的高选择性,高灵敏度的荧光探针,可以用于环境和生物样品的苯硫酚检测。

2、本章设计合成了两种查尔酮荧光探针(探针probe-KCN1和探针probe-KCN2)的合成及应用。经过1H NMR13C NMR和质谱的确认了结构。实验结果表明:探针probe-KCN1的检测限为79 nM (R2 = 0.9915),探针probe-KCN2的检测限为96 nM (R2 = 0.9978)。探针在DMSO/PBS (1:1, v/v, 20mm, pH = 8)中对苯硫酚具有很高的选择性及灵敏度,远远高于其他的分析物。这两种探针也成功的应用于海水样本中,可以用于海水中苯硫酚化合物的定量和定性检测,具有非常好的应用前景。

3、本章设计合成了一种安全的用于检测细胞内的半胱氨酸的查尔酮类荧光探针,并实现了细胞内对半胱氨酸的成像作用。中间产物及目标化合物的结构经核磁,质谱的确认,探针对于半胱氨酸具有专一的选择性,这个远远高于谷胱甘肽和高半胱氨酸。低细胞毒性使得探针可以应用于检测细胞内的半胱氨酸。

总之,本文设计合成了5种基于查尔酮母体的荧光探针,响应时间快速,检测限低,细胞毒性小。已应用于在活细胞和水样中对苯硫酚的检测成像,在细胞内对半胱氨酸的检测。

Subject Area生物学
MOST Discipline Catalogue理学
Pages148
Language中文
Document Type学位论文
Identifierhttp://ir.qdio.ac.cn/handle/337002/156903
Collection实验海洋生物学重点实验室
Recommended Citation
GB/T 7714
刘华. 查尔酮类硫酚/醇荧光探针的设计合成及应用[D]. 中国科学院海洋研究所. 中国科学院大学,2019.
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