摘要
近年来，可视化检测生物体内外的活性分子有许多方法，与传统的检测方法相比较，荧光探针因其灵敏度高、生物相容性好和选择性专一等优势，被广泛地应用于分子检测、生物活性分子成像以及相关疾病的早期诊断，成为体内物质追踪和成像的研究热点。然而，常规的荧光探针基于水溶性荧光团在进行生物体内检测后会因扩散而离开反应位点。为克服水溶性荧光团扩散的缺点，本论文设计、合成了一种新型固态荧光染料，并利用该荧光染料通过模仿羧酸酯酶底物的结构特点构建了两种羧酸酯酶荧光探针，主要研究内容包括以下两部分： 第一部分：新型固态荧光染料HYPQ-S的设计、合成及光学评价 荧光探针凭借其高灵敏度、可接近性、多参数检测能力、多种天然合成荧光分子的可用性和无损生物成像，在生物和生物医学研究中取得了巨大成功[1]。然而，大多数荧光染料在溶液中发出明亮的荧光，但在高浓度聚集状态或固态情况下荧光强度显著降低，发生聚集荧光猝灭（ACQ）现象。基于这些传统荧光染料而设计的荧光探针在很大程度上无法在活体中获得有价值的原位信息，因为荧光探针识别被测物而释放出来的染料很快就从反应位点扩散开来，甚至一些水溶性较好的荧光染料能够从细胞中溢出，导致较低的成像对比度和分辨率。基于激发态分子内质子转移（ESIPT）机理的固态荧光染料可以在集中或聚集状态时保持较高的荧光量子产率，从而克服常见有机染料聚集荧光猝灭缺点。本论文在市售的固态荧光团2-(2-羟基苯基)苯并噻唑（HBT）的基础上对其进行改造，设计、并合成了一种新型的固态荧光染料HYPQ-S，并对其进行了光学性质评价及溶解度测试。HYPQ-S保持了很强的疏水性基础上拥有着较低的亲脂性，并且在475nm波长的激发下，会在近红外区（650nm）发出强烈的红光,其荧光寿命达到了3.12ns。因此，该荧光染料在设计一些用于原位成像特定酶的荧光探针中有着巨大的应用潜力。 第二部分基于固态荧光染料HYPQ-S的羧酸酯酶探针设计、合成及应用评价 羧酸酯酶（Human carboxylesterase，CES）是由几种底物特异性及抑制剂亲和性不同的同功酶组成，且在生物化学、免疫和遗传性质上有所不同，共同组成的一个同功酶家族。原发性肝癌是肝脏的肝细胞或肝内胆管上皮细胞的恶性肿瘤，为死亡率极高、严重危害人类健康的恶性肿瘤之一，目前血清中羧酸酯酶的活性已经成为为肝脏肿瘤特异的标志物。因此，急需一种可以及时检测体内羧酸酯酶活性以及对其进行原位成像的探针，为肝癌的早期诊断和手术治疗保驾护航。本研究结合上一章提到的新型固态荧光染料HYPQ-S以及羧酸酯酶的水解特异性设计合成了抗扩散探针SOD-CES-1和SOD-CES-2，并通过一系列的实验对其原位成像能力、抗扩散能力以及水解选择性进行了验证，探针SOD-CES-2可以用于特异性的检测羧酸酯酶活性以及长期原位成像，有望开发成可用于临床使用的肝癌肿瘤切除的“手术导航”试剂盒，并在一定程度上阐述了羧酸酯酶和胆碱酯酶对于水解底物的选择性。
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