一种基于萘酰亚胺的检测细胞内pH值的荧光探针及其生物成像应用

细胞内溶酶体的pH值对细胞自噬、吞噬、酶加工等各项生命活动有着重要影响. 细胞核是真核细胞中最大的细胞器, 控制着生物体内的遗传和代谢过程, 参与代谢过程的酶对pH值的变化很敏感. 因此, 研究细胞体内的pH值变化至关重要. 我们设计并以简单的两步反应合成了一种新型荧光探针 NpH-1. 该探针以萘酰亚胺作为荧光团, 以吗啉基团作为对pH值响应的位点, 通过光诱导电子转移(PET)机制调控荧光, 能够对pH值变化响应. 我们在缓冲范围为1.81到11.92的Britton-Robison缓冲液中测定了 NpH-1对pH值变化响应的光谱性质. 在pH值3.0道10.0的范围内, NpH-1能够对pH值的变化产生快速可逆的响应, 其p Ka值为5.41. 探针具有很高的光稳定性. NpH-1具有很低的细胞毒性, 能够用于活细胞成像. 我们用氯喹刺激HeLa细胞, 使细胞的pH值发生变化, 并用探针 NpH-1监测了这一过程中的pH值变化. 另外, 还对 NpH-1进行了溶酶体、线粒体、高尔基体、内质网和细胞核的共定位实验, 结果表明, 探针主要分布在溶酶体和细胞核中, 这意味着 NpH-1可以用于检测复杂细胞环境中的pH值变化.     

溶酶体靶向吲哚氟硼二吡咯光敏剂的合成、 双光子荧光成像及光动力治疗

通过Knoevenagel缩合反应制备了一个具有溶酶体靶向的近红外光敏剂IMBDP-Lys, 用于双光子荧光成像和光动力治疗. IMBDP-Lys由2个吲哚吗啉功能团连接到氟硼二吡咯(BODIPY)母核的3?位和8?位构筑而成, 是一种重原子诱导的光敏剂. 采用高斯09W理论计算光敏剂S₁态和T₂态能量值相差0.12 eV, 可以有效地发生系间窜越. 在二氯甲烷溶液中, 光敏剂IMBDP-Lys的最大吸收波长为631 nm, 最大发射波长为684 nm. 在 660 nm的光照下, 以亚甲基蓝为参比, 单线态氧量子产率经计算为48.3%. 此外, 含有2个吗啉基团的光敏剂IMBDP-Lys具有良好的生物相容性和精准的靶向能力, 可以快速地进入斑马鱼体内进行双光子荧光成像, 并且与溶酶体绿色染料Lyso-Tracker Green共定位系数为0.95. 溴化噻唑蓝四氮唑(MTT)实验结果表明, 光敏剂具有低的暗毒性(≥85%)和高的光毒性(IC₅₀=0.52 μmol/L). 在660 nm的光照下, 利用活性氧荧光探针2’,7’-二氯二氢荧光素二乙酸酯（DCFH-DA）证明光敏剂可以产生活性氧, 同时吖啶橙/溴化乙锭(AO/EB)染色实验和细胞迁移实验表明产生的活性氧不仅能诱导A549细胞凋亡, 还能有效地抑制肿瘤细胞迁移. 因此, 近红外光敏剂IMBDP-Lys在双光子荧光成像和溶酶体靶向的光动力治疗中具有重要的应用价值.     

吡咯腙对溶酶体中Hg2+的荧光成像

合成了一种新的吡咯腙探针1,用于Hg²⁺的比色和荧光开启检测。探针1对Hg²⁺的检测限为45 nmol·L^-1,缔合常数为5.78×10⁸ L·mol^-1。值得注意的是,工作pH范围为4.0~10.0。Job曲线和MS数据证实探针与Hg²⁺形成1:1的配合物。通过¹H NMR、时间分辨荧光光谱和密度泛函理论(DFT)计算系统研究了探针与Hg²⁺的配位模式。此外,由于吗啉基团的存在,探针可以检测HeLa细胞溶酶体中的Hg²⁺。     

吡咯腙对溶酶体中Hg2+的荧光成像

合成了一种新的吡咯腙探针1，用于Hg²⁺的比色和荧光开启检测。探针1对Hg²⁺的检测限为45 nmol·L^-1，缔合常数为5.78×10⁸ L·mol^-1。值得注意的是，工作pH范围为4.0~10.0。Job曲线和MS数据证实探针与Hg²⁺形成1∶1的配合物。通过1H NMR、时间分辨荧光光谱和密度泛函理论(DFT)计算系统研究了探针与Hg²⁺的配位模式。此外，由于吗啉基团的存在，探针可以检测HeLa细胞溶酶体中的Hg²⁺。     

氮杂糖应用于溶酶体蓄积症治疗的研究

鞘糖脂代谢异常是一类罕见的遗传性疾病,这类疾病种类繁多,通常具有神经病变症状.其中溶酶体蓄积症是这类疾病中较为典型的一类,由溶酶体内参与鞘糖脂降解的酶或蛋白因子活性缺失导致代谢底物或者一些糖缀合物蓄积溶酶体内而引起.目前这类疾病的主要治疗策略是酶替代疗法（ERT）,即为病人补充缺失的酶,但这种策略固有的缺陷如重组酶无法通过血脑屏障等限制了其运用.针对这种情况,底物减少疗法（SRT）这种旨在减少鞘糖脂合成来匹配溶酶体降解能力的新型治疗策略被提了出来.N-烷基化氮杂糖因为能够抑制鞘糖脂合成过程中的关键酶—葡萄糖神经酰胺转移酶（CGT）被认为可以用于SRT.各种氮杂糖被设计合成以改善其抑制活性、选择性、生物利用度、生物安全性等特性.其中NB-DNJ通过了临床试验,已成功用于临床治疗.氮杂糖的另一个特性是作为分子伴侣能够辅助突变酶正确折叠并稳定其构象使酶恢复活性,这使得药理分子伴侣疗法（PCT）成为治疗溶酶体蓄积症的新型治疗策略.氮杂糖具有小分子药物口服利用度高、中枢神经系统渗透性强、生物及药理特性明显等优点,其用于治疗溶酶体蓄积症的临床试验不断增加,在治疗溶酶体蓄积症方面明显的应用前景光明.     

7-二乙胺基-3-(2'-吡啶)香豆素的新用途：溶酶体荧光探针

开发溶酶体荧光探针对于研究与溶酶体相关的细胞生理、病理活动具有重要的理论意义及实际应用价值。7-二乙胺基-3-(2'-吡啶)香豆素 (L3) 是一种弱碱性化合物,易于累积在酸性溶酶体中,有作为溶酶体荧光探针的潜质。本文详细研究了pH值对L3光谱性质的影响及其溶酶体定位成像能力。研究结果表明,该化合物具有一定的溶酶体定位能力,可以作为溶酶体荧光探针先导化合物。     

香榧小孢子叶球的发育及花粉超微结构研究

香榧Torreya grondis Foft.ex Lindl.小孢子叶球发生于当年生新枝的叶腋内,8月末出现小孢子叶突起,9月形成小孢子囊,10月到第二年的3月初小孢子母细胞大量形成,3月中旬,小孢子母细胞减数分裂,4月上旬是单核花粉期,4月中旬是二核花粉期。在花粉的发育过程中不形成原叶体细胞。 不良的温度影响花粉的正常发育,从而形成大量的败育花粉。败育花粉通常比正常花粉要小一些,充满淀粉粒,花粉壁薄,细胞中线粒体、内质网少,线粒体嵴发育不良,核质浓缩成几团,生理活性低,糖的代谢受阻。此外,还见到一些膜状溶酶体,使花粉中的原生质体发生自溶。     

寡聚芴纳米粒子的制备、表征与细胞成像应用

利用Suzuki偶联反应合成了疏水性寡聚芴分子OF, 并对其在氯仿溶液中的紫外吸收和荧光光谱进行了表征, 表明其具有较大的摩尔吸光系数(1.08×10⁵ mol^-1·L·cm^-1)和高荧光量子产率(96%). OF分子分散到水中可形成纳米粒子, 动态光散射实验表明其粒径大小约为230 nm. 该纳米粒子在水相中仍保持了较大的摩尔吸光系数以及高的荧光量子产率. 我们利用MTT的方法对OF纳米粒子对人肺癌A549细胞的毒性进行了测试, 结果表明其具有低的细胞毒性, 因此可以用于细胞成像. 共聚焦激光扫描显微镜成像结果显示OF纳米粒子主要分布在细胞质中, 特别是在近核区域周围. 与溶酶体染料Lyso Tracker Red共定位结果表明OF纳米粒子主要存在于溶酶体中, 因此可以用于对溶酶体的特异性荧光成像.     

基于原位聚合技术构建细胞内微环境响应型DNA递送系统北大核心CSCD

传统的非病毒载体基于分子间静电自组装作用与核酸结合,组装的复合物在体内复杂的环境中容易发生结构解离,共价结合的交联聚合物载体有望成为解决传统非病毒载体结构稳定性差的有效方案。选择N-(3-氨丙基)甲基丙烯酰胺盐酸盐、1-乙烯基咪唑、2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱与N,N′-双(丙稀酰)胱胺作为多功能性单体,采用原位聚合方法制备包载质粒DNA(pDNA)的交联聚合物-pDNA复合物。其中,共价键为载体提供优异的结构稳定性;1-乙烯基咪唑能够响应胞内溶酶体酸性微环境,触发质子海绵效应便于复合物的溶酶体逃逸;N,N′-双(丙稀酰)胱胺的二硫键可以响应胞内高水平的谷胱甘肽(GSH),实现复合物在细胞内部选择性解聚,释放内含pDNA。研究表明,该复合物平均水合半径约135 nm,ζ电势约−6.5 mV,形貌近似球形。该复合物可在10 mg/mL肝素环境中保持结构稳定性,具有响应细胞内GSH,触发释放包载核酸分子的功能。细胞实验证明该复合物细胞毒性低。细胞摄取、转染能力强。综上所述,基于原位聚合技术制备交联聚合物载体在基因递送领域具有重要应用前景,本研究为新型基因递送载体的开发提供了新思路。