摘要
次氯酸（HOCl）和线粒体功能状态与多种疾病的发病原因和治疗策略相关，因此实时检测HOCl和线粒体功能状态对生物医学的发展有着重要的意义。在众多的检测方法中，荧光检测法以其极高的灵敏度、良好的选择性、较宽的线性范围、非生物侵入性、低毒性以及可实时检测等等优点，是检测生物体内HOCl和线粒体功能状态的较优选择。在众多的荧光检测材料中，有机小分子荧光探针因其可靶向多种细胞器、成本低、不需预处理、不受外界电磁场影响、可远距离发光等等特点，是细胞、组织以及活体中检测HOCl的理想工具。由此可见，研发有机小分子荧光探针并将其应用于细胞内HOCl与线粒体功能状态的检测对分析化学以及生物医学的发展有着重大的意义。除此之外，有机小分子荧光探针的设计、合成和光谱分析对有机化学和分子光化学的发展也有着非常大的促进作用。 近年来，检测HOCl和线粒体功能状态的荧光探针研发越来越得到重视。其中，既可以靶向线粒体又能实时实现HOCl检测的荧光探针设计与合成是一项非常有意义的工作。该类探针能在实时检测HOCl和其他分析物之余，一并揭示线粒体的生理、病理过程，从而为很多疾病的检测与治疗提供多通路的分析方法。然而，这类探针的研究工作仍是有机小分子荧光探针领域的一个难点。本论文提出了构建靶向线粒体的多功能HOCl探针的新型方法，其优势主要包括：本论文设计的新颖探针结构，能够实现不同荧光基团相互的拼接，为今后面向细胞内含HOCl的多分析物检测探针提供了一个非常有用的结构模型；本论文设计的探针不仅具有线粒体靶向的功能，还能一定程度的存在于去极化的线粒体中，相比于已报道的靶向线粒体的HOCl探针，这种固定化能让探针更准确地检测细胞内HOCl浓度；研发的探针在细胞内检测的过程中，还能利用其余荧光基团的信号同时揭示复杂的线粒体生理、病理过程，并实现HOCl的比率型检测或含HOCl的多分析物的实时检测。于本论文中主要进行了以下三个部分的工作： （1）本论文设计并合成了一类具有双荧光基团的线粒体靶向的HOCl探针，为以后靶向线粒体的多功能HOCl探针设计提供了一系列实用的结构构建单元。通过探针NCIR的合成证明该类结构确实能和额外的识别基团进行反应来构建多功能探针。本论文还通过该类探针和HOCl溶液的反应，证明了该系列探针的不同拼接结构均具有HOCl响应能力，并进行了该类探针与HOCl反应的机理验证。本论文还在细胞实验中证明，咪唑盐能和三苯基膦盐与吡啶盐一样作为线粒体靶向基团，并使该类探针确实具有线粒体靶向功能。（2）对探针CIR（coumarin-imidazoliumsalt-rhodamine）的检测功能开展研究。探针CIR对HOCl具有高选择性和灵敏度。本论文发现探针CIR还能够存在于去极化的线粒体中，其在细胞中的荧光强度不受线粒体状态影响，这种特性使其能够实时追踪线粒体形貌变化。本论文使用探针CIR首次实现了MCF-7细胞中HOCl和线粒体形貌变化的同时检测。该实验也首次证实，HOCl能够改变MCF-7细胞的线粒体形貌。探针CIR还能够检测RAW264.7细胞内产生的低浓度的天然HOCl，本论文还用其首次证实了RAW264.7细胞在炎症模型诱导前后，随着细胞内HOCl含量的增加，其线粒体的形貌变化不大。 （3）对探针NCIR（NBD-coumarin-imidazoliumsalt-rhodamine）的检测功能开展研究。探针NCIR实现了细胞内硫醇、HOCl及线粒体功能状态的同时检测。和探针CIR一样，探针NCIR对HOCl具有高选择性和灵敏度。此外，探针NCIR能够高选择性、高灵敏度地检测半胱氨酸/同型半胱氨酸。探针NCIR同样能够存在于去极化的线粒体中，但不同于探针CIR，探针NCIR对线粒体功能状态有较强的荧光响应，其强弱变化使其不便于检测线粒体形貌。取而代之的是，探针NCIR能通过荧光强度区分MCF-7细胞和HBL-100细胞，还可以同时检测线粒体膜电位的改变和线粒体膜通透性转换孔（mitochondrialpermeabilitytransitionpore，mPTP）的开放。探针NCIR证明本论文设计的结构确实具有分析多种检测物的能力。 本论文提出了新型有机小分子探针的设计策略，为今后多功能探针的设计与合成在设计策略上提供了参考和借鉴的意义。与此同时，本论文首次成功使用咪唑盐作为线粒体靶向基团，为今后靶向线粒体的探针设计提供了新的思路。此外，目前能检测mPTP开放的荧光分析方法很少，探针NCIR实现了细胞内对mPTP开放的检测，为今后该类探针的发展提供了新的思路。
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