《一氧化氮螢光探針的構建及其生物細胞成像套用》是依託山西大學，由呂鑫擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：一氧化氮螢光探針的構建及其生物細胞成像套用
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：呂鑫
- 依託單位：山西大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
一氧化氮是除一氧化碳和硫化氫之外的另一生物氣體信使分子，在生命活動中扮演了重要的角色，對一氧化氮的選擇性識別與感測在環境監測、疾病診斷等方面具有重要的意義。在各種識別和感測方法中，由於螢光法具有高靈敏度、設備簡單、即時監測的優點，因而被化學家和生物學家廣泛採用。本項目設計了基於一氧化氮獨特化學反應性的螢光探針，擬在一氧化氮感測和生物細胞成像方面展開研究。本項目的創新點主要體現在四個方面：1.設計了基於分子內電荷轉移機理以及螢光共振能量轉移機理調控的螢光比率一氧化氮探針；2.設計包含有靶向細胞位點的螢光探針，實現細胞器內一氧化氮的定點檢測；3. 開發出基於BODIPY螢光團的近紅外一氧化氮螢光探針，使其更適合於生物學套用； 4.開發出基於螺環開-關原理調控的具有比率性質的近紅外螢光染料，並將其套用於一氧化氮螢光探針的設計。
結題摘要
一氧化氮(NO)是除一氧化碳和硫化氫之外的另一生物氣體信使分子，在生命活動中扮演了重要的角色，對一氧化氮的選擇性識別與感測在環境監測、疾病診斷等方面具有重要的意義。在各種識別和感測方法中，由於螢光法具有高靈敏度、可視化、非侵入性的優點，因而被化學家和生物學家廣泛採用。在過去的十多年間，儘管有許多一氧化氮螢光探針被報導，然而構建能夠快速回響一氧化氮同時兼具高選擇性、高靈敏度的螢光探針仍然是該研究領域的難點之一。針對一氧化氮螢光探針領域存在的科學問題和挑戰，本項目設計合成了系列基於一氧化氮特異性化學反應的螢光探針，並在一氧化氮感測和生物細胞成像方面展開研究。具體包括如下工作：（1）利用BODIPY為母體螢光團，2-氨基-3‘-二甲氨基聯苯作為識別單元設計合成了基於光誘導電子轉移（PET）機理的一氧化氮螢光探針Bod-1，並將其套用到近紅外螢光探針的開發,合成了Bod-2，Bod-3。探針Bod-1可以高選擇性識別感測一氧化氮，檢測限達到納摩爾級別，探針對生物細胞具有良好的兼容性，能夠用於影像細胞內的一氧化氮。（2）首次利用富電子芳香二級胺的亞硝化反應結合光誘導電子轉移機理設計合成了基於BODIPY螢光團的新型一氧化氮螢光探針Bod-4，該探針主要由一氧化氮的的識別單元N-苄基-4-羥基苯胺與螢光信號單元BODIPY組成，對一氧化氮展現出快速的 “關-開”螢光回響變化，同時具有極高的靈敏性和選擇性。進一步，以探針Bod-4為基礎，通過向其分子骨架中引入三苯基膦陽離子基團合成出具有靶向線粒體功能的螢光探針Bod-5。探針Bod-5不僅展現出優良的選擇性和靈敏性，而且還具有靶向細胞線粒體特性，結合雷射共聚焦顯微鏡可實現對RAW264.7細胞線粒體內源一氧化氮的實時監測與影像，並且能夠監測內皮細胞氧糖剝奪（OGD）條件下內源性一氧化氮的產生。（3）將吡羅紅染料與鄰苯二胺基團結合，構建出具有靶向線粒體功能的一氧化氮螢光探針Rod-1,探針同樣體現出良好的選擇性和高的靈敏性。更有趣的是，探針與一氧化氮作用後的產物能夠進一步與半胱氨酸以及谷胱甘肽作用，分別顯示出綠色螢光和近紅外螢光。基於上述實驗結論，探針Rod-1可以通過雙螢光通道實現對生物細胞內一氧化氮的檢測與影像。本項目的實施將為深層次研究NO的生理病理功能奠定重要的化學基礎。
