细胞表面的聚糖作为一种重要的结构和功能分子,参与细胞粘附、信号转导、免疫识别、分子运输等一系列重要的生物过程。细胞表面膜蛋白上聚糖的表达变化以及细胞表面聚糖特定结构的改变与细胞的生理状态和功能有着密切的联系,许多重大疾病的产生和发展与细胞表面特定的聚糖结构和表达水平的变化密切相关。因此,发展高灵敏度、高特异性的方法实现对细胞表面特定聚糖的成像检测,对于理解细胞表面特殊糖基化修饰与炎症和肿瘤等病理过程的关系,开发临床诊断新方法以及药物筛选等方面都有着重要的意义。本工作将细胞表面糖代谢标记、生物正交反应及特殊生物探针的标记方法应用于细胞表面不同环境下特定聚糖的成像分析研究。本论文主要包括以下研究内容:1、银纳米颗粒(AgNPs)等离子体增强荧光共振能量转移(FRET)成像分析细胞表面特定蛋白唾液酸的方法。细胞表面代谢标记的目标单糖利用生物正交反应修饰FRET荧光受体。同时设计合成了带有FRET荧光供体分子的AgNPs探针,基于适配体-蛋白质的特异性识别方式,该探针可以特异性地连接到细胞表面特定目标蛋白上,在AgNPs和荧光供体分子距离合适的条件下,构建了基于AgNPs增强FRET的细胞表面特定蛋白唾液酸的高灵敏的成像检测手段,提高了细胞表面的FRET效率,为评价不同细胞系中特定蛋白上的唾液酸化水平及其药物反应,进一步研究特定糖蛋白相关的生物过程提供了有效手段。2、基于荧光分子的激基缔合(excimer)特性的细胞表面单唾液酸与邻双唾液酸结构聚糖的荧光成像分析。芘和苝等一系列荧光小分子具有缔合后荧光光谱发生明显红移的独特性质,利用荧光分子这种激基缔合特性,细胞表面代谢标记的唾液酸通过生物正交反应共价修饰芘或苝分子,同时细胞表面表达的聚糖糖链中特殊的邻双唾液酸结构会造成修饰在每个单糖上的荧光分子堆叠缔合,而缔合后的荧光分子的特征荧光发射光谱与单体荧光分子的特征发射光谱明显不同,通过不同荧光通道的采集,创新性地实现对细胞表面表达的聚糖糖链中单唾液酸与邻唾液酸这两种特殊聚糖结构的同时检测。这种方法利用荧光小分子探针自身独特的性质实现了成像检测细胞表面特定聚糖结构,为检测分析聚糖糖链中的特定结构,理解特殊糖基化位点与疾病过程的关系提供了一种新方法。