开题报告内容:(包括拟研究或解决的问题、采用的研究手段及文献综述,不少于2000字)
背景介绍:
一氧化氮是一种结构简单的气体分子,带有自由基,t1/2短(3~5s)。虽然生物体内的一氧化氮在几秒内即可被酶代谢或化学转化为亚硝酸盐和硝酸盐等物质,但它作为重要的信使分子和神经递质,参与调控多个系统的生理功能,与心血管系统、神经系统、免疫应答、骨质疏松、肿瘤的发生发展等病理生理过程相关,在生物体内发挥双刃剑的作用。国内外药学工作者设计合成了大量一氧化氮供体型抗肿瘤、心血管、非甾体抗炎和抗阿尔兹海默病药物等,因此,需要建立高灵敏度、高选择性和准确性的活体原位一氧化氮检测方法才能满足一氧化氮供体型药物的快速发展。[1]
近年来体内一氧化氮检测方法主要涉及电化学法、化学发光法、分光光度法、荧光法、ESR波谱法及光纤化学(生物)传感技术等,[2]为与一氧化氮相关的医学和药学研究奠定了基础。荧光探针法是利用荧光分子探针和一氧化氮反应,生成与探针自身荧光性质不同的新化合物,通过荧光信号的变化来定性或定量检测一氧化氮。该法具有高灵敏度,高特异性和简单易行的特点,结合荧光显微成像技术,特别适用于细胞或组织中一氧化氮的检测。研究人员基于不同的反应原理,设计了多种用于一氧化氮检测的荧光分子探针。到目前为止,NO荧光分子主要分为两类:一类是含有金属离子的荧光分子探针;另一类是含有邻苯二胺的荧光分子探针。和邻苯二胺类荧光分子探针相比,含有金属离子的荧光分子探针通常检测限较差。[3]
在荧光成像中最为关键的一步就是寻找合适的荧光探针,它在生物成像时必须具备以下特点:首先,因为在细胞中使用,荧光探针必须具有一定的水溶性,细胞膜具有渗透性,无毒性,能与一氧化氮或者一氧化氮的衍生物在常温常压下进行特定的反应,并且在较低的激发波长下无干扰荧光。第二,荧光探针必须具有良好的光学特性,荧光探针和其反应后的生成物都要稳定,有利于实验观察,例如在较大的激发波长之间可以实现荧光的开起和关闭两种状态。最后,荧光探针还要具备优异的传感特性,例如高选择性,和细胞的结合性,可逆性以及扩散性。此外,荧光探针还能快速直接的对生物进行检测并具有较低的检测限。对于以上这些要求不是所有荧光探针都具有,但经过不断的改进新一代荧光探针在整体上已经非常优异,且在某些特性上做到了最好。[4]
研究意义:
传统荧光探针的疏水发光中心(多数为芳香环)很容易使其在水溶液中趋向聚集,使荧光团形成肉眼不可见的粒子,荧光分子在聚集状态下荧光强度显著减小甚至猝灭,导致传统有机荧光材料的响应灵敏度受影响,这一现象称作聚集诱导猝灭(Aggregation-caused quenching,ACQ).这大大限制了荧光探针的应用。聚集诱导发光(Aggregation-induced Emission,or AIE)现象的发现为荧光材料在高浓度下用于生物化学或材料化学带来了可能,而此类分子在溶液中荧光微弱而在聚集状态下发光增强的特点,极大地丰富了荧光材料的性质,更好地满足了特定应用领域对固态或聚集态高量子产率的荧光材料的需求。苯胺基团具有较强的供电子能力,将其键合在聚集诱导发光型荧光探针上,会发生从苯胺基团到激发态荧光团的光致诱导电子转移(Photo-induced Electron Transfer,PET),导致荧光探针具有较低的荧光量子产率,降低背景干扰。利用制备的苯胺基取代的聚集诱导发光型荧光探针与目标待测物发生特异性反应,破坏了苯胺基团的结构,抑制了PET,从而使荧光团恢复荧光,聚集诱导发光的优势得以体现,实现对目标物的高灵敏度、高专属性检测。
拟解决的问题:
本实验首先进行苯胺基取代的聚集诱导发光型荧光探针合成路线的查找和筛选,其次改良并实践该合成路线,得到目标荧光探针,该荧光探针与NO反应,最后对反应配合物进行表征和性能研究。
研究手段:
