小分子荧光探针对生物酶的检测及其在生化分析中的应用

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据世界卫生组织估计,癌症等疾病每年在全世界造成数百万人死亡,严重危害人类的健康。因此,对于相关疾病的有效诊治已成为人类面临的重大研究难题。目前已报道的生物传感器大多制备过程复杂,检测背景高易受干扰,为了提高临床诊断的准确性和可靠性,本文提供了三种制备简单且反应迅速的荧光探针分别对疾病相关的生物酶进行了测定,具体研究内容如下:1)本实验利用磷酸化的2-(2’-羟基苯基)-苯并噻唑衍生物构建基于激发态分子内质子转移(ESIPT)的比率型荧光探针(HBTP-mito)。探针由于ESIPT过程的阻断在水溶液中发出绿色荧光,在引入碱性磷酸酶(ALP)后,探针的磷酸酯键水解且ESIPT过程得以恢复,使得514 nm处(烯醇式)的荧光发射减弱,而650 nm处(酮式)的发射“开启”,达到比率检测而且靶向线粒体细胞器的效果。这种检测方案具有相对较低的检测限(LOD=0.072 mU/mL),不仅可用于检测生物样品中的ALP活性,还可用于癌细胞中ALP浓度的可视化分析。2)乙酰胆碱酯酶(AChE)是中枢神经系统中的重要酶,它的表达水平与阿尔茨海默病发展息息相关。根据AChE可特异性催化乙酰胆碱(ATCh)产生硫代胆碱(TCh)这一反应,本文构建了一种具有ESIPT性质的荧光探针HBTP,与Cu2+配位时荧光猝灭,AChE特异性催化ATCh产生的TCh与HBTP-Cu2+配合物中的Cu2+竞争性配位,破坏配合物的结构,使得HBTP释放,荧光得以恢复。这种“开启”荧光测定法对于AChE活性检测具有较高的检测灵敏度。此外,这种复合探针产生的细胞毒性较低,作为细胞AChE活性成像中可行的生物传感平台表现出良好的性能。3)丁酰胆碱酯酶(BChE)作为另一种人胆碱酯酶,其异常的浓度表达不仅与各种人类疾病有关,如肝损伤、糖尿病和阿尔茨海默病,还可作为有机磷中毒的诊断和预测指标。本实验以环丙基甲酰酯作为丁酰胆碱酯酶(BChE)的识别位点开发了一种检测BChE的零背景生物传感分析方法,这种检测方案具有相对较低的检测限和较好的选择性。该检测方案可以还可以用于切片和生物体水平上的成像,并为有关精神疾病的机理研究提供了理论指导。
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