摘要
二氧化硫（SO2）是一种主要的大气污染物，在水中可以转化为衍生物亚硫酸盐（SO32-）和亚硫酸氢盐（HSO3-）。流行病学研究表明，暴露于高剂量SO2或其衍生物可能导致呼吸系统、心血管系统和神经系统等方面的严重健康问题。另一方面，活细胞内通过酶催化氧化硫化氢或含硫氨基酸而产生内源性的SO2，参与多种正常生理过程。体内SO2水平异常与呼吸系统、心血管系统及神经系统方面的多种疾病密切相关。蛋氨酸亚砜还原酶是生物体中一类关键的蛋白修复酶和抗氧化酶，在生物氧化还原体系中扮演着重要角色，能够将游离或与蛋白结合的蛋氨酸亚砜专一性还原为蛋氨酸，从而达到调节蛋白质功能的目的。因此，研究开发灵敏、专一、快速的SO2荧光探针和蛋氨酸亚砜还原酶荧光探针，有助于检测跟踪活细胞或组织内SO2及蛋氨酸亚砜还原酶的含量及其变化，对研究二者的生理病理学功能有着重要意义。 本论文主要开展了以下工作： 1.以2-甲基苯并噻唑、碘甲烷、6-溴-2-萘酚、N,N-二甲基甲酰胺、二甲胺等化合物为原料，设计合成了一个基于Michael加成反应的具有线粒体靶向的近红外比率型SO2荧光探针NDMBT。并通过1H NMR，13C NMR和MS对中间体及目标产物的结构进行了表征。实验结果表明，该探针在488 nm处有很强的紫外吸收峰，当加入HSO3-/SO32-后，在488 nm处的吸收峰迅速消失。探针在488 nm的激发光激发下，在690 nm处有很强的荧光发射峰，在探针中加入HSO3-/SO32-发生响应之后，在405 nm激发光激发下，在430 nm处有较强的荧光发射峰。该探针用于HSO3-/SO32-的比率荧光检测具有选择性好、响应速度快（小于10 s）、灵敏度高的特点，其线性响应范围为0-90μmol/L，最低检测限为43 nmol/L。细胞成像实验表明，该探针能靶向线粒体，且能检测活细胞外源性和内源性产生的SO2衍生物。 2.以2-羟基苯乙酮、1,1,2-三甲基-1H-苯并[e]吲哚、乙酸乙酯、碘甲烷、间氯过氧苯甲酸、丙二腈，4-(甲巯基)苯甲醛、4-甲基吡啶等化合物为原料，设计合成了三个基于ICT效应的蛋氨酸亚砜还原酶荧光探针Msr-M、Msr-P、Msr-B，并通过使用1H NMR、13C NMR、和MS方法对合成的中间体以及目标产物进行结构表征。根据探针与蛋氨酸亚砜还原酶的响应情况，筛选出最优的荧光探针Msr-P。该探针在405 nm的激发光激发下，几乎没有荧光。探针溶液与蛋氨酸亚砜还原酶在37℃条件下共同孵育2 h后，在激发光不变的情况下，溶液有明显的绿色荧光信号产生，其最大发射波长为505 nm，且荧光强度变化与蛋氨酸亚砜还原酶的浓度呈线性相关，其线性响应范围为0.1-1.5μmol/L，检测限为0.26μmol/L。该探针具有毒性低、选择性好、灵敏度高等特点，且在pH 7.0-8.0范围内绿色荧光信号稳定，说明其光学性质稳定，能够应用于生物体环境。激光共聚焦成像实验证明，该探针可用于活细胞中蛋氨酸亚砜还原酶活性的检测。
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