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1、 学号：2007020813 姓名：解婷 联系电话：13455114968 E-mail：xieting0404 学院：化学化工与材料科学学院 单位代码 10445 学 号 2007020813 分 类 号 O657.3 硕士学位论文硕士学位论文 论论 文文 题题 目目: : 用于识别、检测细胞内用于识别、检测细胞内阴离子阴离子（Cl-、 OCl-）的新型荧光探针的设计、合成的新型荧光探针的设计、合成 与应用与应用 学科专业名学科专业名称称 分析化学分析化学 申 请 人 姓申 请 人 姓 名名 解解 婷婷 指导教指导教师师 唐唐 波波 教授教授 论文提交时论文提交时间间 20102010 年年
2、 4 4 月月 1212 日日 独独 创创 声声 明明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得 （注：如 没有其他需要特别声明的，本栏可空）或其他教育机构的学位或证书使用过的材 料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明 并表示谢意。 学位论文作者签名： 导师签字： 学位论文版权使用授权书学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解 学校学校 有关保留、使用学位论文的规定，有权保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印
3、件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。 本人授权 学校学校 可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索， 可 以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 （保密的学位论文在 解密后适用本授权书） 学位论文作者签名： 导师签字： 签字日期：2010 年 月 日 签字日期：2010 年 月 日 山东师范大学硕士学位论文 I 目目 录录 摘 要 . I Abstract . III 第一章 绪论 . 1 第一节 引言.1 第二节 阴离子荧光分子探针的主要设计机理2 第三节 氯离子的重要生理意义及其研究进展.13 第四节 次氯酸根的重要生理意义及其研究进展.18 第五节 论文选题的目的与
4、意义.25 参考文献26 第二章 荧光比率成像技术用于实时监测正常与缺血性心肌细胞中氯离子的 浓度变化 . 37 引言 . 37 实验部分 . 39 结果与讨论 . 42 结论 . 53 参考文献 . 54 第三章 一种用于检测次氯酸根阴离子的新型近红外荧光探针及其在线粒体 中的定位成像分析 . 58 引言 . 58 实验部分 . 59 结果与讨论 . 63 阶段性结论 . 64 下一步实验计划 . 64 参考文献 . 65 附录一 化合物的核磁共振、质谱图67 附录二 硕士期间发表的学术论文及参加的课题71 致谢 . 72 山东师范大学硕士学位论文 I 用于识别、检测细胞内用于识别、检测细胞
5、内阴离子阴离子（Cl-、OCl-）的新型荧光探针的的新型荧光探针的 设计、合成与应用设计、合成与应用 摘要摘要 动植物体内存在许多微量或痕量的活性物种（自由基和阴、阳离子等） ，它 们对各种生理、病理过程具有重要的影响，对生命活动起着至关重要的作用，在 多种致病过程中都是重要的介导因素，与癌症、机体炎症、组织过氧化、蛋白质 交联变性、DNA 损伤和细胞信号转导等都有着直接的关系。要进一步了解这些活 性小分子物种与上述生理、病理过程中的密切关联，就必须对它们进行准确、实 时的检测。但是，由于生物体内大多数活性物种浓度极低，加之生物环境的多样 性与复杂性， 目前真正能够用于高选择性检测生物活体内活
6、性物种的方法还比较 少。荧光法结合共聚焦显微成像技术和微区光谱检测技术，是一种能够实现活细 胞和组织内活性物种“实时、可视、定量”检测的有效方法。综上，发展选择性 好、灵敏度高、用于检测生物体内痕量物种的分子荧光探针，对动、植物活体细 胞中的活性物种动态、 原位可视化成像分析是目前生命科学研究的重要热点领域 之一。 氯是人体内的宏量元素，约占体重的 0.15%，主要以氯离子的形式存在于细 胞内外，参与维持生物体内的酸碱平衡和细胞外液的渗透压，调节细胞凋亡、免 疫应答，此外，在酶催化反应等生理过程中也起着至关重要的作用。细胞中氯离 子水平的非正常波动会引发各种疾病，例如：囊肿性纤维化、肌强直症、
7、心律不 齐以及心肌缺血等。为了更好地探究氯离子参与的众多生理和病理过程，就要求 广大生物学家和化学工作者开发出具有高选择性，高灵敏度的荧光分子探针，并 将其用于监测细胞内氯离子的含量及其变化情况。 作为人体内重要的活性氧之一， 次氯酸根在人体的生理和病理过程中起着举 足轻重的作用。其在生物体内的产生过程如下：在髓过氧化物酶(MPO)的催化作 用下，过氧化氢和氯离子发生化学反应，随之产生次氯酸根。作为一种具有强亲 核特性的活性物种，次氯酸根最突出的作用就是其具有抗菌性。然而，过多或过 少水平的次氯酸根也会引发一系列的疾病， 例如： 动脉硬化、 关节炎以及癌症等。 因此，近年来关于次氯酸根的生理功
8、能的探索和研究引起越来越多的关注。 山东师范大学硕士学位论文 II 综上所述，由于阴离子在各种生理、病理过程中的重要作用，对各种阴离子 的识别和检测已经成为生命化学学科发展中具有挑战性的前沿课题之一。 就目前 所报道的阴离子识别方法中， 阴离子与受体之间的相互作用过程会受到各种因素 的干扰， 因而， 设计、 合成一种具有特异性识别阴离子的荧光受体显得尤为重要。 针对阴离子的研究和发展现状，本论文以提高探针的响应速度、灵敏度以及 选择性为主要出发点， 进而发挥探针在实际生物样品和临床疾病诊断等方面的应 用，以荧光检测和共聚焦显微成像技术为研究手段。开展了以下两方面的工作： (一) 设计合成了一种
9、用于检测氯离子的荧光比率探针。该探针的结构由两 部分组成：一部分是对氯离子有特异性反应的六甲氧基喹啉衍生物；另一部分是 对氯离子不敏感的 5-氨基荧光素基团。探针的合成路线简单、快捷，并且通过 1H NMR 和 13C NMR 对探针的结构进行了表征，研究了其相关光谱性质。实验 表明，该探针能够在瞬间实现对氯离子高灵敏度、高选择性的检测。此外，激光 共聚焦荧光比率成像的实验结果表明该探针能够成功监测正常和缺血时心肌细 胞中氯离子的浓度波动。 (二) 设计了连接有盐酸羟胺基团的花菁结构的近红外荧光分子探针，用于 检测生物体内的 ClO-进一步实现在线粒体中的定位。推测探针的检测机理可能 是：盐酸羟胺能够被次氯酸根氧化。初步实验结果表明，探针具有较
