新型荧光探针的构建及其在几种重要生物标志物检测中的应用

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1、学校代号10530学号201510141419分类号O657.3密级硕士学位论文新型荧光探针的构建及其在几种重要生物标志物检测中的应用学位申请人欧阳娟指导教师李春艳副教授学院名称化学学院学科专业化学研究方向分析化学二零一八年四月七日.TheConstructionofNovelFluorescentProbesandThierApplicationintheDetectionofBiomarksCandidateJuanOu-YangSupervisorChunyanLiCollegeCollegeofChemistryProgramChemist

2、rySpecializationAnalyticalChemistryDegreeMasterofScienceUniversityXiangtanUniversityDateApril,2018..湘潭大学2015级硕士毕业论文摘要生物标志物（Biomarker）是一种能够判断疾病发生、发展和预后的指示物。生物标志物的覆盖范围广，主要包括核酸、糖类、蛋白质、酶、活性分子以及体内发现的肿瘤细胞。而且，生物标志物常用于疾病的诊断与分类，监控疾病的发展，以及检验临床的治疗效果。因此，建立准确、灵敏，且能实时检测生物标志物的方法对更加早期、快速并且准确地

3、确诊疾病是非常重要的。荧光分析法具有灵敏度高、实时监测、时空分辨率高、生物相容性好等显著优势，成为实时检测细胞和活体内生物标志物的有效工具。在本论文中，我们设计并合成出四种新型的荧光探针，并分别实现了对谷胱甘肽（GSH）、γ-谷氨酰转肽酶（GGT）以及碱性磷酸酶（ALP）的检测，并且成功地应用于实际生物样品的成像。1．通过对罗丹明类染料进行结构修饰，构建了一种基于罗丹明化合物的水溶性GSH荧光探针（Rh-COOH）。将羧基引入到该探针的化学结构中来提高探针的水溶性，因此该荧光探针能够很好的溶解在无任何有机溶剂的纯水溶液中。其次，该荧光探针对GSH的

4、检测具有较高的灵敏度，荧光强度增强69倍，检测限低至27nM。并且通过谷胱甘肽的硫基与该荧光探针的醛基之间发生水解-加成反应，该荧光探针实现了有效的将谷胱甘肽与半胱氨酸、同型半胱氨酸进行区分。最重要的是，该荧光探针能在活细胞中高选择性的检测GSH并不受其它生物硫醇和氨基酸的干扰。2．通过改变荧光团的π电子共轭体系，构建了一种具有高水溶性的近红外比率型GGT荧光探针（Cy-GSH）。首先，将γ-谷氨酰转肽酶的底物谷胱甘肽引入到该探针分子中，使得该荧光探针具有良好的水溶性。其次，该比率型荧光探针具有大的发射位移，可有效的消除背景干扰。而且，探针Cy-G

5、SH的发射波长属于近红外区域，有利于在活体中的生物成像研究。另外，该探针Cy-GSH可以在癌症微环境（如血清，细胞，组织和肿瘤）中被过度表达的GGT激活，因此该探针可以有效的将癌症微环境和正常微环境区分。3.通过将光信号稳定的固态发光荧光团与酶底物连接，构建了一种基于固态荧光染料的新型酶响应GGT荧光探针（HPQ-PDG）。首先，探针HPQ-PDG本身是水溶性的，并且可以在GGT作用下释放出固态荧光团HPQ。此外，固态荧光团HPQ在活细胞中显示出空间分离且高度局部化的斑点荧光信号，并具有抗扩散性。探针HPQ-PDG检测小鼠血清样品中GGT活性的成功

6、应用表明了该探针具有I湘潭大学2015级硕士毕业论文很大的潜力作为临床样品中GGT活性检测的有效工具。此外，探针还用于监测由丁酸钠调控的氧化应激下细胞内GGT活性的变化。最重要的是，所有这些活细胞图像都显示了探针HPQ-PDG可以将正常细胞和癌细胞进行区分。另外，我们成功地应用该探针HPQ-PDG进行病理组织成像。4．将具有高光稳定性的配位聚合物与近红外有机荧光染料结合，构建了一种基于无定型配位聚合物的近红外ALP纳米荧光探针（CyOH@Tb-GMP）。首先，该纳米荧光探针的发射波长在718nm，属于近红外区域，适用于生物成像。其次，该纳米荧光探针

7、与常见的近红外染料如ICG以及CyOH相比具有更好的光稳定性。另外，该纳米荧光探针对ALP的检测具有较高的灵敏度，当加入2.5U/mL的ALP时，荧光强度增加7.5倍。最重要的是，该纳米荧光探针可以用于监测各种生物样品如细胞，组织和小鼠中的内源性ALP的活性，并取得了令人满意的结果。关键词：生物标志物；荧光探针；水溶性；近红外荧光；比率型荧光II湘潭大学2015级硕士毕业论文AbstractBiomarkersareindicatorsthatcandeterminetheoccurrence,development,andprognosisofd

8、iseases.Biomarkerscoverawiderangeofbiochemicalentities,includ