摘要
次氯酸根离子(ClO-)是一种重要的活性氧(ROS)，不仅广泛存在于环境中，还在生物体内扮演着极为重要的角色。适当浓度的ClO-可以杀死生物体中的多种病原微生物，在人类和其它动物的细胞免疫中发挥着重要作用。但是，当机体内的ClO-处于异常浓度水平时，则可能引发多种疾病，对生命健康造成严重损害。近年来，荧光探针成为检测生物体内各种分子、离子的一种便捷而有效的工具。由于香豆素类物质的光化学性质稳定、斯托克斯位移大，通过对香豆素母体的修饰，经常能够得到特异性强的荧光探针。 本论文以香豆素作为荧光团，构建了三种特异性识别ClO-的荧光探针，并进一步研究了其生物学应用。主要内容如下： 1.开发了一种比率型荧光探针(探针1)，可用于快速识别ClO-。在这项工作中，探针1在570nm处具有较强的黄色荧光，ClO-的加入会使此探针本身的黄色荧光逐渐减弱，而在420nm处出现一个逐渐增强的蓝色荧光信号。另外，反应前后探针溶液从黄色变到无色，证明该探针可以通过比色法检测ClO-。研究表明，该反应的机理是ClO-将探针1快速氧化为一种烯酸类衍生物，破坏了探针原有的共轭体系，并进一步改变了其光谱性质。我们已经通过1HNMR实验和质谱分析证实了这一机理，并通过理论计算加以验证。此外，该探针已经成功应用于细胞、斑马鱼和拟南芥中ClO-的检测。 2.设计并合成了一种可以用于特异性识别ClO-的近红外荧光探针(探针2)。在DMF/PBS(v/v，1/1，pH=7.4)体系中，该探针具有长发射波长(650 nm)和大斯托克斯位移(145 nm)，而在加入ClO-后，探针本身的荧光强度逐渐减弱。光谱实验表明，在0-73.7μM的浓度范围内，探针2可以灵敏地检测ClO-，检测限低至0.15μM，并且表现出良好的线性关系。此外，该探针在对ClO-的检测中表现出极高的选择性和优异的抗干扰能力。并且，探针2已经被进一步应用于HeLa细胞内ClO-的荧光成像。 3.通过将香豆素与查尔酮衍生物结合，构建了一种能够动态监测肿瘤动物模型中内源性ClO-的荧光探针(探针3)。该探针本身在605nm处具有极为微弱的荧光发射，而ClO-的加入会使其发射强度逐渐增大，并且检测限低至67nM。我们认为，该反应的机理是探针分子中羟基的被ClO-氧化为羰基，导致探针共轭结构发生改变，最终引起了605nm处的荧光增强。此外，该检测机制已经通过质谱分析和13CNMR 实验得到进一步证实。值得一提的是，由于其具有良好的荧光性能以及极低的检测限，我们不仅将探针3用于检测细胞中的外源性ClO-，还成功将其应用于实时监测肿瘤动物模型中内源性的ClO-。
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