开题报告内容:(包括拟研究或解决的问题、采用的研究手段及文献综述,不少于2000字)
一、课题背景
广义的探针是指能与特定的靶分子发生特异性相互作用的分子,并可以被特殊的方法所检测。抗原-抗体、生物素-亲合素、配体-受体的相互作用都可以看作是探针与靶分子的相互作用。化学发光是由化学反应引起的,不需要外部激发光源,从而有效地消除了荧光探针的自发荧光、光漂白和光散射,并提供了极高的信噪比。更重要的是,可以有效地抑制激发光可能导致的荧光探针的光毒性。现我们以研究单线态氧为例,合成可以在体内检测单线态氧的近红外化学发光探针关键中间体,单线态氧是重要的活性氧物种,并且是一种强的氧化剂。化学发光是由化学反应引起的,不需要外部激发光源,因此有效地消除了荧光探针的自发荧光,光漂白和光散射,并提供了极高的信噪比。我们可以设计合成一种化学发光探针关键中间体,可以从这种中间体入手后续研究合成新的探针设计路线。
- 要解决的问题
(1) 该类化学发光探针合成路线较长,需要继续开发出更加优良的合成方法学。
(2) 这类化学发光探针显著的缺点是水溶性较差,一定程度上限制了生物学应用,目前改良水溶性问题的方法还是比较单一且合成复杂。
(3) 为了使金刚烷-二氧环丁烷类化学发光探针有更好的生物学应用,在探针结构中引入强吸电子基团更好地改善了探针发光效率,但解决方式单一,需要探索更广泛的方法。
- 可行性分析
目前仅有少量的化学发光探针被报道用于检测单线态氧。化学发光探针的检测原理是探针分子与单线态氧反应生成能量较高的化合物,这些产物或生成后迅速分解并以光的形式放出能量或与引发剂作用发出可检测的信号。目前,用于检测单线态氧的化学发光探针主要有如下几类:
海萤萤光素类似物(CLA)及其衍生物:CLA的特点是不与生物机体内的过氧化氢或者氢氧根发生反应,只与单线态氧或者氧负离子发生特异性的化学发光反应,发光波长为 380 nm。要实现对单线态氧的专一反应,可通过加人氧负离子抑制剂来消除其干扰。
四硫富瓦烯(TTF)取代的蒽衍生物探针:其响应机理为:受TTF活化的蒽单元首先捕获单线态氧,生成了一种不稳定的内过氧化物,产生化学发光。该探针只对单线态氧表现出较强的化学发光,TTF的强电子特性在蒽基基团中更有利于捕获单线态氧,具有很高的选择性。这种化学发光探针可以测定亚铁离子催化叔丁基过氧化氢所产生的单线态氧。
以二氧环丁烷为前躯体的化学发光探针:其检测机理为探针先与单线态氧反应生成二氧环丁烷,二氧环丁烷再在引发剂作用下产生化学发光信号。这样可有效地减少本底对信号的干扰,极大地提高了检测的灵敏度。以此探针可以评价有机中性溶液中照射腐殖质酸溶液产生的单线态氧的分布微观不均一性,比常规的糠基醇探针检测的单线态氧的浓度数量级要高,并研究了不同溶剂中单线态氧分布的动力学模型。
