摘要
作为生物体中重要的生物硫醇—半胱氨酸(Cysteine，Cys)，是保护细胞和组织免受内源性活性氧和自由基氧化的关键抗氧化剂，在信号转导、氧化还原稳态、药物代谢等生理过程中发挥着重要作用。细胞内Cys水平的稳定对于维持细胞稳态具有重要意义，Cys含量的极端变化会对细胞维持正常稳态产生不利影响。人体细胞内Cys浓度过高会引发阿尔兹海默病、帕金森病、类风湿性关节炎和心血管疾病等;而Cys浓度过低则会提高浮肿、小儿发育不良和肝损伤等疾病的发病风险。 鉴于Cys在生物系统中的重要作用，实现对Cys的灵敏检测具有重要的研究意义。 近年来，荧光成像技术以其实时成像、高分辨率、灵敏度高和原位非侵入性等优点，在生物成像、生物传感和分析检测等领域都得到了广泛的应用。基于此，本文构建了多种新型Cys荧光探针，并将其用于细胞中Cys水平的监测。本论文的主要内容如下: 一、通过修饰TCF-OH荧光团合成了三种发红色荧光的Cys荧光探针，并将其用于细胞中Cys水平的监测。通过向TCF-OH分子中引入不同的取代基，包括吸电子取代基(-NO2、-F、-Cl、-Br)和给电子取代基(-OCH3)，从而对TCF-OH荧光团进行结构修饰，发现其中的三种吸电子取代基(-F、-Cl、-Br)修饰的荧光团在生理条件下pKa值有明显的降低，表现出完全的去质子化行为，这使得修饰后的荧光团可以在生理条件下表现出更强的荧光发射能力和pH适应能力。随后，在这三种荧光团上分别引入丙烯酸酯基团作为Cys的识别单元，开发了三种用于检测Cys的荧光探针(TCF-F-Cys、TCF-Cl-Cys、TCF-Br-Cys)，这三种荧光探针均具有灵敏度高(检测限分别为13.26nM、15.59nM、13.13nM)、选择性好、抗干扰能力强、响应范围较广(1-40μM)的特点，可用于Cys水平的灵敏检测。以TCF-Br-Cys为荧光探针，将其用于HeLa细胞中Cys水平的可视化监测。实验证明，TCF-Br-Cys可用于HeLa细胞中内源性和外源性Cys的监测，并且能够用于脂多糖诱导的炎症过程中Cys水平的监测。 二、用于非酒精性脂肪肝过程Cys水平监测的荧光探针的设计及应用。通过Knoevenagel缩合反应将2-(3-氰基-4,5,5-三甲基呋喃-2-亚基)丙二腈(TCF)和8-羟基-1-醛基萘连接起来，再将丙烯酸酯连接到该荧光团中，既作为猝灭基团，又作为Cys的识别基团，合成了探针NF-Cys。该探针可用于HeLa细胞中内源性和外源性Cys的监测，以及脂多糖诱导的炎症过程中Cys水平的监测，并进而将其用于非酒精性脂肪肝过程中Cys水平的监测，考察了在非酒精性脂肪肝过程中Cys水平的变化，对于非酒精脂肪肝过程的探索和深入研究具有重要意义。
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