新型Ca2+螢光探針的設計合成及在生物細胞中的套用研究

《新型Ca2+螢光探針的設計合成及在生物細胞中的套用研究》是依託西北大學，由楊秉勤擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：新型Ca2+螢光探針的設計合成及在生物細胞中的套用研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：楊秉勤
• 依託單位：西北大學

項目摘要

細胞內游離Ca2+濃度的變化是細胞生理功能的重要物質基礎。Ca2+螢光探針技術是一類套用極為廣泛的鈣離子濃度測定方法，具有靈敏度高、反應速度快、對細胞功能幹擾小等特點，可用於測量任何種類細胞內鈣的含量，可以提供與疾病間關聯因素的直接證據，有助於疾病的診斷、治療和愈後判斷。設計合成12種新型Carbopyronine 鈣螢光指示劑、10種Fluo-B鈣螢光指示劑。系統研究新型螢光指示劑的光譜性質和螢光量子產率；採用雷射共聚焦技術進行活細胞內自由Ca2+的檢測和成像；根據檢測結果篩選出高靈敏、高準確、高螢光強度，激發、發射波長在可見光區，性能優良的新型Ca2+螢光指示劑，形成具有自主智慧財產權的專利技術並推廣套用。

結題摘要

螢光探針在化學感測、光學材料及生物檢測和識別等領域得到了廣泛的套用，並成為實現上述功能的一種主要的技術手段。螢光分析法具有高特異性、開關可控、操作簡單、能快速分析並且對細胞損傷和毒害小等優點而受到極大關注。本項目基於分子內電荷轉移機理設計探針結構，將作為電子給體的識別基團與電子受體型的螢光發色團直接相連，得到一系列與待測離子親和能力有強弱差別的小分子螢光探針和近紅外螢光染料，研究了探針分子對一些陽離子以及陰離子的識別性質；討論了識別前後的光譜性質並通過密度泛函理論計算確定了識別位點；將探針或染料用於細胞成像及活體小鼠影像實驗，表明新型探針具有良好的細胞滲透性和低毒性，可以用來檢測活細胞中多種陽離子或陰離子。主要研究內容有： 1. 設計合成了11個以BAPTA結構為基礎的新型鈣離子螢光探針，17個具有光誘導電子轉移機制的新型羅丹明類螢光探針，得到多個晶體結構，討論了某些化合物微孔結構及性質；探索探針結構與其螢光性能及生物學性能的特性關係，研究了探針對鈣離子特異性識別的機制。 2. 基於羅丹明B的內醯胺環“OFF-ON”機制設計合成了33種能夠識別Fe3+、8種識別Cu2+、4種識別Hg2+、7種識別Pd2+、1種識別Zn2+、1種識別Ag+以及5種識別OCl-1的新型螢光探針，對識別前後的光學性質，絡合性質、穩定性以及對其他共存離子的抗干擾性質進行研究，表明探針對不同離子具有很好的選擇性。通過對某些晶體結構及密度泛函理論計算，確定了識別位點，部分探針分子成功套用到 HepG2、PC12 和L929活細胞及活體小鼠影像實驗，表明具有良好的細胞滲透性和低毒性，可以用來檢測活細胞中的某些陽離子或陰離子。 3. 合成了16個近紅外螢光染料。新染料具有良好的光物理性質以及較大的斯托克斯變化，螢光量子產率高、光穩定性好。進行相關的密度泛函理論計算，檢測了染料的細胞毒性，生物成像顯示深紅染料對構建生物成像套用平台具有很好作用。 4. 將氮芥類抗腫瘤藥物的藥效基團拼接到查爾酮結構中, 合成了系列新型含氮芥基的查爾酮衍生物, 對新化合物結構進行了確證。採用MTT法對新化合物進行了體外抗腫瘤活性測試, 結果表明部分化合物對腫瘤細胞增殖有較強的抑制作用。