摘要
细胞中各种亚细胞器均具有独特的形态学结构和功能。它们通过相互协作以维持细胞的正常生命活动。因此，亚细胞器的研究能够帮助人们加深理解细胞在疾病发展过程中的变化规律及相应的功能。 荧光探针因其时空分辨能力强、灵敏度高、非侵入性等特征非常适用于实时、动态监测亚细胞器的形态变化、生理活性物质的时空分布等原位信息。目前，线粒体、溶酶体、内质网等亚细胞器的荧光探针研究较多，而靶向高尔基体和细胞膜的荧光探针研究却相对缺乏。罗丹明B因具有高量子产率、高亮度、抗光漂白以及易于化学修饰等优势而广泛用于新型荧光探针的构建。因此，本论文主要基于罗丹明B荧光母体，通过对其进行合理的化学修饰，结合分子设计，发展了靶向高尔基体和细胞膜的新型荧光探针，并用于生物成像分析。具体研究成果如下: 1.以6-羧基罗丹明B为荧光母体，通过酰胺键将具有高尔基体靶向能力的4-氨基苯磺酰胺与6位羧基相连，获得了能够进一步修饰的荧光团Golgi-RhB。随后，将一氧化氮（NO）的识别单元邻苯二胺与Golgi-RhB相连，发展了首个靶向高尔基体的一氧化氮荧光探针Golgi-NO。该探针不受pH和其它生理活性物种的干扰，可高选择性检测NO,检测限为45 nM。共定位实验证明了探针Golgi-NO的高尔基体靶向能力。该探针已成功用于检测活细胞中内源性、外源性以及高尔基体在氧化应激状态下的NO水平。进一步，我们利用该探针还揭示出Aβ42诱导的阿尔兹海默症SH-SY5Y细胞高尔基体内NO水平显著高于正常细胞。 2.将具有细胞膜靶向能力的3-（十二烷氨基）丙基-1-磺酸与罗丹明B连接，发展了一系列两亲性的细胞膜探针RMGs。RMGs在水溶液中形成胶束而导致荧光猝灭，与细胞孵育后细胞膜发出强烈的荧光，具有快速染色、免洗、内在化率低、亮度高、高信背比等优势。其中，性能优异的RMG3可用于细胞伪足、细胞微管、微丝以及膜外球形囊泡迁移体等细胞膜精细结构的成像。借助RMG3能长时间示踪细胞膜的能力，我们还观察到了细胞收缩过程中细胞膜的纤维丝状附着点的消失并自组装形成球形膜外囊泡。这一观察为膜外球形囊泡的形成提供了依据。此外，探针RMG3还用于区分糖尿病小鼠和正常小鼠肾脏的细胞膜极性差异。 3.在上述工作基础上，利用4-二甲氨基苯乙烯延长罗丹明B的共轭结构，并引入细胞膜靶向基团3-（十二烷氨基）丙基-1-磺酸，发展了靶向细胞膜的荧光探针RMDR。该探针仅在低极性环境下产生强荧光，发射波长为728 nm,且不受其它微环境因素（pH和粘度等）影响。该探针能够在一分钟内快速染色细胞伪足和细胞间微管等膜精细结构，并对细胞膜的极性变化显示出超灵敏的荧光响应;此外，利用探针RMDR还揭示了乏氧状态下细胞膜极性降低的现象。
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