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摘 要

同型半胱氨酸（Hcy）、半胱氨酸（Cys）和谷胱甘肽（Gsh）是分布在白细胞、红细胞、血小板等细胞内的三种硫醇化合物。细胞内硫醇含量的变化与多种疾病有关，如白细胞减少、坏死型筋膜病、肝损伤、癌症和艾滋病等等。因而发展基于分析检测生物硫醇，达到对疾病的预防、研究和治疗效果的检测技术有非常重要的意义。在各种检测技术中，荧光检测法因其操作简单、检测极限低等优点，受到科研人员的广泛关注。本论文我们基于Boron Dipyrromethene（BODIPY）氟硼化合物分子，引入咔唑π共轭体系，合成得到PX-OH荧光分子。硝基苯噁二唑作为检测生物硫醇的活性基团，将其引入PX-OH合成得到能够识别生物硫醇的荧光探针分子PX-NBD。通过系统研究荧光探针的光物理性质，并对Cys、Hcy和Gsh三种生物硫醇进行检测实验，发现PX-NBD染料能对Cys、Hcy和Gsh三种生物硫醇具有稳定的响应。

关键词：生物硫醇 荧光检测 BODIPY

Synthesis of fluorescence probe to detect biological thiol based on BODIPY structure

ABSTRACT

During the process of normal physiological activities, biothiol plays an indispensable role that cell can’t lack of them. Cysteine（Cys）, homocysteine（Hcy）, and glutathione(Gsh) in the body are the most important thiol compounds. In general, changes in the constituent of thiol in cells are related to a variety of diseases, such as leukopenia, psoriasis, liver cancer, and AIDS. Therefore, it is very important to develop the technology based on analysis and detection of biothiol to achieve the prevention, research and treatment of diseases. Many detection measures had been developed such as fluorescence detection method . In this paper, based on BODIPY skeleton fluorescence molecules, the π conjugate system of carbazole is introduced to synthesize PX-OH fluorescence molecules. Nitrobenzoxazole used as an active group for the detection of biothiols is introduced into PX-OH synthesis to obtain a fluorescent probe molecule PX-NBD with the ability to respond to biothiols. Through the systematic study of the photophysical properties of fluorescence probes, and the detection experiments of Cys, Hcy, and Gsh biothiols, we found that PX-NBD dyes have a stable response to Cys, Hcy, and Gsh biothiols.

Keywords: Biological thiol; Fluorescent probe; BODIPY

目录

第一章 文献综述 3

1.1 概述 3

1.2 生物硫醇的检测方法 3

1.2.1 传统的检测方法 3

1.2.2 荧光检测法 3

1.3荧光法检测生物硫醇的研究进展 4

1.4 基于BODIPY结构的生物硫醇荧光探针 4

1.5 本论文研究内容和意义 5

第二章 BODIPY荧光探针的设计、合成及结构表征 6

2.1 引言 6

2.2 实验部分 6

2.2.1 主要试剂 6

2.2.2 仪器设备 7

2.2.3 目标化合物及中间体的合成路线及合成步骤 8

2.3 合成实验及表征结果 8

2.3.1 合成实验 8

2.3.2 表征结果 11

2.4 小结 11

第三章 光物理性质探究 12

3.1 引言 12

3.2 实验部分 12

3.2.1 仪器设备 12

3.2.2 PX-OH和PX-NBD染料在二氯甲烷溶剂中的紫外-可见吸收光谱测试实验 12

3.2.3 PX-NBD在不同溶剂下的紫外-可见吸收光谱及荧光发射光谱测试实验 12

3.2.4 PX-OH和PX-NBD染料在相同溶剂、相同吸光度条件下的荧光发射光谱测试实验 12

3.3 结果与讨论 12

3.3.1 对PX-OH和PX-NBD染料在相同溶剂中的紫外-可见吸收光谱图的探讨 12

3.3 2 对PX-NBD在不同溶剂下的紫外-可见吸收光谱及荧光发射光谱图的探讨 13

3.3.3 对PX-OH和PX-NBD染料在相同吸光度条件下的荧光发射光谱图的探讨 14

第四章 生物硫醇检测 16

4.1 引言 16

4.2 实验部分 16

4.2.1 选择性实验 16

4.2.2 竞争性实验 16

4.3 结果与讨论 17

4.3.1 选择性实验 17

4.3.2竞争性实验 18

4.4 总结 18

第五章 结论与展望 22

5.1 结论 22

5.2 展望 22

参考文献 23

致 谢 27

第一章 文献综述

• 1. 概述

存在于人体、动物体内的半胱氨酸（Cys）、同型半胱氨酸（Hcy）和谷胱甘肽（Gsh）是三种对于维持体态平衡起着非常重要作用的硫醇^[1-4]。细胞硫醇水平的变化与许多疾病有关，如白细胞缺损、银屑病、恶性肿瘤等^[5]。其中，Cys缺失可导致许多症状，如生长发育缓慢、食道癌、银屑病、坏死型筋膜病和儿童早衰症。而当Hcy在血浆中水平升高时，会导致肌萎缩侧索硬化、流行性腮腺炎和多发性神经炎^[6-11]。血浆总同型半胱氨酸(THcy)浓度也与老年人认知功能障碍有关。Gsh则与多种生命活动相关，包括基因的翻译、表达和蛋白质的转运过程等等。更为特殊的是，一些具有破坏DNA和RNA的自由基如羟基自由基会被Gsh捕获，它使细胞内的半胱氨酸处于还原状态，细胞不会遭受氧化从而减缓衰老。然而，尽管生物硫醇对调节人体机能具有重要的作用，但过量的生物硫醇仍会对人体造成重大损伤^[12-14]。近年来，由于半胱氨酸、同型半胱氨酸和谷胱甘肽等硫醇在生物学上的重要作用，开发硫醇光学探针已成为一个活跃的研究领域。因此，开展基于生物硫醇分析检测的近红外荧光探针研究，希望能够对细胞中的硫醇实现稳定响应。

1.2 生物硫醇的检测方法

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