【摘 要】
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129Xe是一种无毒性、化学位移范围广、对周围化学环境敏感且在生理条件下溶解性较好的气体。激光自旋交换光泵技术可以将129Xe的灵敏度提高10~4~10~5倍,这使得超极化129Xe非常适合应用于生命科学领域。然而,超极化129Xe单原子分子探针不能实现靶标的特异性识别。选择一种与129Xe结合常数较大的分子笼作为129Xe的主体,通过分子笼的主客体相互作用或者功能化赋予超极化129Xe靶向性,并
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129Xe是一种无毒性、化学位移范围广、对周围化学环境敏感且在生理条件下溶解性较好的气体。激光自旋交换光泵技术可以将129Xe的灵敏度提高10~4~10~5倍,这使得超极化129Xe非常适合应用于生命科学领域。然而,超极化129Xe单原子分子探针不能实现靶标的特异性识别。选择一种与129Xe结合常数较大的分子笼作为129Xe的主体,通过分子笼的主客体相互作用或者功能化赋予超极化129Xe靶向性,并且实现疾病标志物的检测成为近年来研究的热点。在前人研究的基础上,本文系统探究并比较了两种最常用的129Xe分子笼（葫芦[6]脲与穴番-A）设计129Xe分子探针性能的优劣,并且设计了两种新型的129Xe分子探针以实现疾病标志物的检测。具体工作内容如下:（1）本文系统探究了两种最常用的129Xe分子笼（葫芦[6]脲与穴番-A）设计129Xe分子探针性能的优劣。实验结果表明葫芦[6]脲的去极化速率比穴番-A的去极化速率高一个量级,这说明利用葫芦[6]脲设计的129Xe分子探针有望实现靶标的更灵敏检测;此外,葫芦[6]脲对溶解态129Xe的弛豫效率比穴番-A对溶解态129Xe的弛豫效率高两个量级,这说明利用葫芦[6]脲设计“靶标诱导的129Xe弛豫效率开关型”分子探针更有利;不仅如此,葫芦[6]脲的合成步骤比穴番-A的合成步骤简单的多,这大大节约了利用葫芦[6]脲设计129Xe分子探针的时间与经济成本。因此,本文将葫芦[6]脲应用到后续章节新型129Xe分子探针的设计中。（2）本文设计了一种细胞内源性的二胺氧化酶触发的笼内129Xe信号“开关型”分子探针。分子探针原理如下:分子探针与靶标相互作用后,与葫芦[6]脲常数(2.62×10~6±3.66×10~5 M-1)较大的底物（腐胺盐酸盐）被二胺氧化酶转化为不与葫芦[6]脲结合的产物（1-吡咯啉）。通过酶促反应触发的葫芦[6]脲笼内129Xe化学交换饱和转移信号的“开关”,实现了二胺氧化酶的识别。该分子探针不仅实现了缓冲液及小肠绒毛上皮细胞中二胺氧化酶的识别而且实现了酶促反应的监测。除此之外,该分子探针还克服了常用的(靶标诱导的笼内129Xe信号“化学位移”变化型)分子探针与靶标相互作用后,笼内129Xe信号化学位移变化较小的缺点。利用129Xe化学交换饱和转移技术,此类(靶标诱导的笼内129Xe信号“开关型”)分子探针,可以实现更多疾病标志物的检测。（3）本文设计了一种细胞内源性的赖氨酸脱羧酶触发的溶解态129Xe弛豫效率“开关型”分子探针。在本工作中,分子探针由载129Xe的分子笼及酶促反应底物组成。酶促反应产物阻止了笼内129Xe与溶解态129Xe之间的化学交换。这导致分子探针对溶解态129Xe弛豫效率的“关闭”。通过酶促反应前后分子探针对溶解态129Xe弛豫效率的“开关”,分子探针实现了赖氨酸脱羧酶的识别。与~1H T2ex分子探针相比,该分子探针的灵敏度提高了四个量级。不仅如此,该分子探针还克服了热门的(靶标诱导的笼内129Xe信号“开关型”)分子探针与靶标相互作用前后,笼内129Xe化学交换饱和转移信号波动的缺点。
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