摘要
阿尔兹海默病(AD)是一种不可逆的、高发的老年痴呆类疾病。随着人口的增多、老龄化加重，AD的发病率逐年提高。AD的无症状潜伏期较长，在疾病早期难以被发现。当患者表现出行为学异常且脑部出现结构改变时，病程已进入中晚期且已经不可逆和不可控。目前，尚无有效药物能够治愈AD或者有效逆转疾病进程。 β-淀粉样蛋白(Aβ)与AD的发病及病理进程密切相关。Aβ是AD的重要生物标志物，是产生神经毒性的重要原因，同样也是推动AD病理进程的重要致病因素。因此，Aβ是AD诊断和治疗的重要靶点。对AD模型动物脑部Aβ进行原位成像，研究Aβ在AD病理进程中的变化规律，揭示Aβ聚集与疾病发生发展的相互作用，对于阐明AD发病机制，进而研发有效治疗药物，具有重要意义。 荧光成像由于其非侵入性、时空可控性、操作简单等优势，被广泛用于细胞和活体中生物活性物质的成像检测。其中，近红外光学成像以及双光子荧光成像由于组织穿透能力强、自发荧光干扰小、光损伤小等优势被广泛应用于活体动物中生物活性物质的原位成像。近年来，文献报道了多种用于检测生物样品中Aβ的荧光探针，然而仍然存在以下问题亟待解决：(1)探针的激发发射波长较短，无法对活体动物脑部Aβ进行原位成像。(2)多数探针只能对疾病后期出现的不溶性Aβ(聚集体、纤维和斑块)产生响应，而对早期即出现的可溶性Aβ(单体和低聚体)几乎无荧光响应。设计合成能够响应可溶性Aβ的荧光探针，对于AD的早期诊断，对于阐明AD早期的病理机制，具有至关重要的作用。(3)多数探针只能对Aβ进行荧光成像检测，而无法抑制Aβ单体聚集。发展同时对Aβ进行荧光成像并抑制其聚集的新型荧光探针，能够为后续研发靶向Aβ的新型AD诊疗试剂提供新的思路。 鉴于以上问题，本论文基于联芳基和苯并吡喃鎓结构骨架，分别设计合成了BA和BP两个系列共五种新型荧光探针，并对探针的荧光响应性、抑制聚集能力及生物成像应用等方面进行探究。具体研究内容包括： 1.基于联芳基(Biaryl)结构骨架，采用分子内电荷转移和分子转子转动弛豫调控荧光变化，设计合成了BA系列探针BA-1和BA-2。探针的合成简单，只需一步反应，产率高，易提纯。该系列探针与Aβ结合后产生较强的荧光响应，且不受其他生物活性物质的干扰。此外，探针能够响应多种聚集形态的Aβ，包括单体、聚集体和纤维。尤其是探针对Aβ单体表现出较高的荧光响应，这对AD的早期诊断及早期病理学研究具有潜在的应用价值。两种探针均能对AD转基因小鼠脑组织中的Aβ斑块进行荧光成像。本项研究为设计合成新型Aβ探针，特别是响应Aβ单体的荧光探针提供了新的思路。 2.基于苯并吡喃鎓(Benzopyranium)结构骨架，通过调控亲疏水性及旋转自由度等策略，设计合成了BP系列探针BP-1、BP-2和BP-3。该系列探针对单体、聚集体及纤维等不同聚集形态的Aβ均有显著的荧光响应。此外，探针BP-2和BP-3表现出抑制Aβ单体进一步聚集的能力。该系列探针具有近红外荧光发射和双光子激发性能，均能对小鼠脑组织中的Aβ斑块进行荧光成像。探针BP-3可通过尾静脉注射的给药方式，透过血脑屏障进入小鼠脑部。借助双光子共聚焦显微镜，BP-3能对活体小鼠脑部的Aβ斑块进行原位荧光成像。此外，借助活体成像系统，可以观察到AD模型小鼠和同月龄野生型小鼠脑部荧光强度的显著差异。本研究提供了一类能够对活体动物脑部Aβ斑块进行原位成像，并能抑制Aβ聚集的新型荧光探针，为后续设计合成靶向Aβ的新型AD诊疗试剂提供了新思路。
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