負(fù)載功能分子的介孔硅納米探針在溶酶體中的傳感研究.pdf

1、化學(xué)生物傳感器是原位、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)生物體，如細(xì)胞、組織等生理和病理過程的關(guān)鍵技術(shù)，是現(xiàn)代生命科學(xué)以及疾病診斷等領(lǐng)域不可或缺的分析工具。熒光傳感器結(jié)合日漸精益的成像技術(shù)是現(xiàn)今化學(xué)生物傳感領(lǐng)域的主力軍。其中，熒光有機(jī)小分子探針因其靈敏度高、檢測(cè)范圍廣等特點(diǎn)在現(xiàn)代生命科學(xué)領(lǐng)域中廣受關(guān)注。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，豐富和發(fā)展高效的針對(duì)細(xì)胞中更精細(xì)結(jié)構(gòu)——亞細(xì)胞區(qū)域定位熒光探針成為研究熱點(diǎn)，同時(shí)也是一個(gè)難題。眾多亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)中，溶酶體是其中極其重要的一

2、員。因此，靶向溶酶體熒光探針的設(shè)計(jì)和開發(fā)對(duì)探究與溶酶體相關(guān)的細(xì)胞生理過程意義重大。然而，溶酶體中的酸性環(huán)境和多蛋白酶特點(diǎn)加之固有的生物相容性差等問題讓有機(jī)小分子探針無從適應(yīng)，傳統(tǒng)方法盡顯疲態(tài)。為了應(yīng)對(duì)新需求帶來的高挑戰(zhàn)，在熒光有機(jī)小分子探針的基礎(chǔ)上構(gòu)建新平臺(tái)成為了適應(yīng)溶酶體內(nèi)嚴(yán)苛環(huán)境的突破口。
　　本論文以解決上述熒光有機(jī)小分子探針面臨的挑戰(zhàn)為目的，結(jié)合納米技術(shù)，以設(shè)計(jì)熒光納米探針為主線，具體開展了以下兩個(gè)工作：
　?。?）

3、目標(biāo)物和pH雙激活型納米復(fù)合熒光探針應(yīng)用于溶酶體內(nèi)自由銅離子的分析檢測(cè)。銅是生命體必需元素，溶酶體中銅離子失衡會(huì)引發(fā)威爾森氏病等多種疾病。近年來，大量的熒光探針被設(shè)計(jì)用于檢測(cè) Cu2+，但是其中大部分是針對(duì)整個(gè)細(xì)胞 Cu2+的檢測(cè)和成像，而選擇性檢測(cè)溶酶體中 Cu2+的探針鮮有報(bào)道。其難點(diǎn)有二，首先，在探針分子上加一個(gè)靶向基團(tuán)的傳統(tǒng)方法不能消除來自細(xì)胞液等位置的背景信號(hào)；其次，探針分子在溶酶體“苛刻”環(huán)境中的不穩(wěn)定性會(huì)影響其檢測(cè)性能。為

4、了實(shí)現(xiàn)溶酶體 Cu2+的檢測(cè)，本研究基于同時(shí)對(duì)目標(biāo)物和低 pH雙刺激響應(yīng)的策略，設(shè)計(jì)、合成了一種新型的納米復(fù)合熒光探針。一方面，探針分子包含了一個(gè)H+識(shí)別位點(diǎn)，這樣就避免了非酸性環(huán)境中的背景熒光。另一方面，探針分子被包埋在介孔硅的孔道中，保證探針在細(xì)胞內(nèi)不會(huì)被干擾或降解。最重要的是，介孔硅被細(xì)胞內(nèi)吞后只在溶酶體內(nèi)聚集使得探針能夠高分辨的檢測(cè)溶酶體內(nèi)的Cu2+。同時(shí)，靶向縮氨酸RGD的修飾，使其擁有更好的細(xì)胞通透性和滯留效應(yīng)，因此，該納米

5、探針Rhod-SP@MSN-CD-RGD最終實(shí)現(xiàn)了酸性溶酶體內(nèi)Cu2+變化的高靈敏示蹤以及人肝癌細(xì)胞(HepG2)和正常的肝細(xì)胞(HL-7702)內(nèi) Cu2+含量的檢測(cè)。
　?。?）納米孔道實(shí)驗(yàn)室：一種新方法用于溶酶體內(nèi)一氧化氮的檢測(cè)。利用介孔硅的多孔洞結(jié)構(gòu)，本設(shè)計(jì)中，作者把對(duì)一氧化氮特異性響應(yīng)的有機(jī)小分子探針Rhod-NO物理包覆于介孔硅孔道內(nèi)，并以環(huán)糊精作為堵孔工具。一方面，Rhod-NO與介孔硅納米顆粒結(jié)合達(dá)到溶酶體靶向效果