近年来,荧光分子探针作为新兴发展起来的一种检测手段,受到科研工作者们的高度重视。经典的荧光探针是一类可以将化学信号转变为光信号的小分子,得益于其存在的诸多优势,目前,荧光探针已经广泛的运用到对生物体内各种被检测物的分析和成像中。同时,生物体内大量存在的酶作为生命活动的重要标记物,在临床医学的研究中有着不可或缺的地位。因此,设计发展特异性识别生物酶活性的荧光探针,实时跟踪监测生物体内酶的活性,具有重要的研究意义。为了进一步探索荧光分子探针在监测生物酶活性时所具有的潜在应用价值,本论文设计发展了几种荧光分子探针,并研究了其在生物检测方面的相关应用,以下为内容简介:首先,我们设计了一种新型的基于BODIPY荧光染料的小分子探针(BODIPY-C-Leu),该探针能够以“turn-on”和比率型的双重模式对生物体体内和体外的亮氨酸氨基肽酶(LAP)进行监测,BODIPY-C-Leu包含一个用于荧光信号输出的不对称BODIPY荧光染料和一个作为识别基团的半胱氨酸-亮氨酸(Cys-Leu)二肽结构。根据LAP能够特异性水解末端含有亮氨酸结构的化合物的性质,BODIPY-C-Leu分子二肽结构中的酰胺键会被LAP特异性水解断裂,释放出自由的胺基,随后触发分子内发生S→N转化效应,巯基取代的BODIPY最终转化为氨基取代的BODIPY,这一结果导致荧光信号发生显著的变化,进而实现对LAP的特异性检测。此外,我们还成功地使用BODIPY-C-Leu来监测不同癌细胞中的LAP活性,实验结果表明HeLa细胞中LAP的活性比A549细胞中LAP活性更高。更重要的是,该探针成功实现了监测斑马鱼体内药物诱导LAP活性变化的过程。其次,我们还设计了一个基于荧光素染料的荧光探针(Fluorescein-Ph),用来实现对酪氨酸酶(TYR)的体内和体外检测。该探针的识别基团是一个3-羟基苯基结构,该结构可以与TYR特异性响应而不受其他活性氧物质干扰。其识别机理主要是:3-羟基苯基在TYR催化下转化为一个二酚结构,由于该结构的稳定性较差,随后会发生一个1,6-重排消除反应,自发离去并释放荧光团,达到一个荧光“tum-on”响应的特点。同时,我们还成功的将探针运用于活细胞和斑马鱼体内TYR活性的检测。最后,我们设计了一种基于香豆素的荧光探针(Coumarin-Gal),该探针同样能够以“tum-on”和比率型的模式监测β-半乳糖苷酶(β-Gal),该探针是以香豆素染料和2,3,4,6-四乙酰氧基-alpha-D-吡喃糖溴化物通过一个简单地亲核反应制得。其中,吡喃糖结构作为识别基团,能够特异性和β-Gal作用,反应前后发射光谱发生一个红移和明显荧光增强现象,从而实现对β-Gal检测。