一种香豆素类反应型半胱氨酸荧光探针的合成及其性能研究文献综述

文献综述

1、本课题研究的意义和价值

半胱氨酸在蛋白质合成及细胞新陈代谢过程中起着重要的作用，同时，正常浓度的半胱氨酸（30-200mu;m）对生命体平衡的维持至关重要。体内半胱氨酸的缺失可导致许多疾病，如儿童生长迟缓、水肿、肌无力、虚弱等。体内半胱氨酸过高的话会容易导致心血管疾病，例如动脉粥样硬化等。所以检测出人体中的半胱氨酸有着重要的意义。目前已经应用的技术包括高效液相色谱法、毛细管电泳法、电化学检测、荧光探针和质谱鉴定。而在众多的检测方法中，荧光探针在检测半胱氨酸方面备受研究者青睐。由于荧光探针法操作简单、高选择性、高灵敏度、实时监测、不容易损害细胞等优点，因此，开发新型、快速且特异性识别半胱氨酸的荧光探针具有重要意义^[1-2]。

通常荧光探针是由荧光团与识别基团通过连接基连接而成的，按照荧光团的不同荧光探针可分为荧光素类、罗丹明类、香豆素类等^[3-4]。香豆素类化合物是一种具有强烈荧光的化合物，通过内酯结构使二苯乙烯化合物中双键被同定为反式，使得双键的旋转被阻抑起来，提高其光稳定性，从而使得原来荧光量子效率较低的二苯乙烯化合物转变为量子效率较高的香豆素化合物，避免了二苯乙烯化合物在紫外光照射下顺/反式的相互转化。因其有着优良的光学性能。香豆素母体本身是没有荧光的无色化合物，但经基团修饰后的香豆素，尤其是或位引入吸电子基团，或位引入供电子基团后，使香豆素分子形成“推一拉”电子体系，衍生物的荧光强度增强，同时最大吸收和发射波长发生红移^[5-8]。大量的研究结果表明，香豆素类化合物的光学性质决定于香豆素母体上取代基的性质。香豆素衍生物的荧光特性与其、位供电子基团向香豆素内酷键上的吸电子基团的分子内电荷转移有关，通过取代基修饰来调节香豆素分子内电荷转移，可以使香豆素的衍生物表现出各异的荧光性质^[9-10]。另外其衍生物具有很高的光量子稳定性及光致发光量子效率，因此在国外被广泛应用于荧光探针的检测^[11-14]。

2、课题研究的现状及发展趋势

人们投注了很大的精力来研究快速灵敏并且有选择性的检测半胱氨酸和同型半胱氨酸的技术，这些方法可以在体外监测半胱氨酸和同型半胱氨酸，不能在活细胞中的监测。荧光分子探针不仅灵敏度高选择性好，而且能够在活细胞中检测分析物，所以研究者们开始关注将荧光分子探针的这项技术应用于对体外或者细胞内的半胱氨酸和同型半胱氨酸进行监测或者细胞荧光成像^[15]。目前已经报导了多种基于化学反应的该类探针，例如Michael加成、醛环化反应和裂解反应。在这些方法中，在荧光子内引入荧光淬灭剂2，4-二硝基-苯磺酸盐或2，4-二硝基苯磺酰胺基团，导致荧光猝灭，在半胱氨酸和同型半胱氨酸诱导下发生的裂解，荧光得以恢复，这是一种特别有效的方法。

Lin等将alpha;，beta;一不饱和酮引入7一二乙胺基香豆素合成了探针，对硫醇有很好的识别。磷酸缓冲溶液中逐渐加入半胱氨酸，探针的紫外吸收波长由466nm蓝移到444nm，荧光强度逐渐增强。其机理可能是香豆素不饱和酮与半胱氨酸的硫基发生了加成反应，破坏了分子的共扼体系影响了ICT效应^[16-17]。

然而，荧光探针的研究中也面临着更多的挑战。首先，开发真正高选择性和敏感性的探针具有挑战性。例如，半胱氨酸、高半胱氨酸等的结构具有高度的相似性；其次，生物体中的环境是复杂的。所以，在检测方面还有许多方面需要研究与注意。

由于很多方法过于复杂或者不利于控制，目前研究处一种以席夫碱为连接基团的荧光探针。该体系合成简单，成本低廉，易于衍生，在溶液中和固体基质上均显示出良好的变色性能。

3、本课题的研究思路