基于二硫键断裂小分子荧光探针的设计及生物应用

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含硫小分子,如半胱氨酸(Cys),高半胱氨酸(Hcy),谷胱甘肽(GSH)和H2S等,参与生物体中许多重要的生理过程。其含量异常跟癌症密切相关,因此检测细胞内的Cys,Hcy,GSH和H2S含量是非常有意义的。荧光检测法作为最有潜力的检测方法,且一部分荧光染料可作光敏剂用于癌症的光动力治疗研究。二硫键作为GSH切割位点已被广泛研究。本文以萘酰亚胺和四苯乙烯为荧光团,二硫键作为识别位点,合成了化合物Naph-SS-Fc、TPE-SS-C14与TPE-SS-PEG。通过紫外吸收光谱,荧光发射光谱和生物成像等手段研究了化合物的识别能力与生物应用潜力。1、合成了具有靶向线粒体功能的光致电子转移(PET)探针Naph-SS-Fc。Naph-SS-Fc对Cys和Hcy,特别是GSH具有良好的荧光增强响应,在PBS溶液中,545 nm处有很强的荧光发射峰。探针Naph-SS-Fc在545 nm处的荧光发射强度与GSH浓度(10-100μM)之间具有良好的线性关系。此外,Naph-SS-Fc具有较低的生物毒性。并且由于三苯基膦基团,探针主要集中在线粒体中。而且对于细胞中不同浓度的谷胱甘肽,它可以显示不同强度的荧光信号。根据细胞中GSH含量不同,探针Naph-SS-Fc可以成功地区分正常细胞和癌细胞。2、以四苯乙烯(TPE)为荧光团,二硫键连接烷基链合成了疏水性的化合物TPE-SS-C14。TPE-SS-C14对ATP和H2S有很好的识别作用。TPE-SS-C14在水溶液中显示出弱荧光,在添加ATP后,在630nm处观察到很强的红色发射峰。TPE-SS-C14在H2S的作用时,荧光发射强度逐渐减弱,而不受GSH、Cys和Hcy的干扰。TPE-SS-C14成功地用于细胞内ATP与H2S的识别。而且,红光发射的TPE-SS-C14能产生~1O2。使用MTT法研究了化合物TPE-SS-C14的光毒性,TPE-SS-C14对癌细胞有较强的光毒性。因此,探针TPE-SS-C14具有光动力治疗(PDT)的应用潜力。3、以四苯乙烯(TPE)为荧光团,二硫键连接PEG合成了两亲性化合物TPE-SS-PEG。TPE-SS-PEG在水溶液中的荧光比TPE-SS-C14更弱,此外,TPE-SS-PEG对H2S和ATP在水溶液中有很好的识别能力,而不受GSH、Cys和Hcy的干扰。两亲性的TPE-SS-PEG具有很好生物相容性,成功的用于细胞内ATP和H2S的识别。TPE-SS-PEG在PEG的保护下明显提高了~1O2的生成效率。使用MTT法研究了TPE-SS-PEG的光毒性,表明TPE-SS-PEG对癌细胞有很强的光杀死能力,细胞活度降低到20%,而正常细胞还有80%细胞活度。TPE-SS-PEG具有更好的光动力(PDT)潜力。
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