Cys荧光探针和随后CO光释放有机结合的功能分子的设计、合成及其应用

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半胱氨酸(Cystenine,Cys)不仅在调节生理代谢和细胞稳态的生理过程中起着不可或缺的重要作用,而且Cys的体内不平衡与很多疾病有关。因此,在生物系统中精确和快速检测Cys对临床疾病早期诊断和维持生物体的生理功能至关重要。细胞内源性产生的一氧化碳(CO)被发现也是人体中重要的气态信号分子,痕量的CO气体对人体健康和疾病控制具有十分有益的作用。因此,将Cys的荧光探针和光致释放CO分子(phot o CORMs)有机结合的研究对深入了解Cys和CO在生物体中的生物学功能和临床疾病早期诊断和治疗具有重要的意义。本文以B-环扩展(至联苯)的黄酮醇BHC(2-([1,1’-bip henyl]-4-yl)-3-hydroxy-4H-chromen-4-one)为荧光团同时将其作为photoCORM,以丙烯酸酯基团为Cys识别基团,设计、合成及表征了Cys荧光探针BCA(2-([1,1’-biphenyl]-4-yl)-4-oxo-4H-chromen-3-yl acrylate),并对其生物体中内源和外源性Cys荧光感测和成像,随后传感反应所释放出来的荧光团photoCORM在O2下光释放CO的性能进行了研究,具体如下:1.探针BCA可快速(45 s内)、高选择性(VS Hcy/GSH)、高灵敏度(DL:18.5 n M,3σ/k)、以大斯托克斯位移(183 nm)对内源性和外源性Cys进行比率(λem:546nm/443 nm,λex:363 nm)荧光传感。2.探针BCA可对活的Hela细胞和斑马鱼中内源性和外源性Cys感测和成像。探针BCA、荧光团BHC及其光解产物都具有良好的生物相容性,对Hela细胞具有良好的膜渗透性和低毒性(实验条件下细胞活力大于85%)。3.将B-环共轭扩展的黄酮醇BHC设计为荧光团同时为photoCORM。BHC可在O2存在下通过可见光照射定量可控地释放CO,并伴随着荧光淬灭。因此,photoCORM的位置和CO释放过程可通过其荧光成像来及时跟踪,而无需在细胞中添加任何其他荧光团或CO探针。4.BHC的CO释放量可通过调节其光照时间、光照强度及photoCORM剂量来定量线性地控制。这是线性定量控制CO释放量的第一个例子,为精确提供定量CO提供一种安全可靠的方法。该工作是将基于B-环扩展黄酮醇的Cys比率荧光探针与photoCORM结合的第一个实例。该研究不仅将为深入了解Cys和CO在生物体中的生物学功能提供重要的见解,而且在临床诊断分子工具和治疗前药方面也具有潜在的应用前景。
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