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厦门大学陈曦教授等:过氧亚硝基传感检测的荧光探针合成与应用

引用本文:叶廷秀,杨林,罗红元,等过氧亚硝基传感检测的荧光探针合成与应用[J]. 化学试剂, 2023, 45(11):45-50.

DOI:10.13822/j.cnki.hxsj.2023.0353


背景介绍


过氧亚硝基阴离子(ONOO-)是生物体内许多病理过程的信号分子之一。在生理条件下,ONOO-的有效浓度一般维持在极低的水平,且寿命也极短,通常为10 ms左右。小分子荧光探针具有灵敏度高、选择性好、生物兼容性好等优点,将其与荧光成像技术相结合,用于活细胞、活体中目标分子的识别、影像以及监控目标分子动态变化,设计合成可特异性识别ONOO-的小分子荧光探针,并结合生物成像技术挖掘荧光探针在体内ONOO-检测与监测依然是研究的热点






文章亮点

1.提供了一种基于硼酸酯为识别基团的小分子荧光探针TPE-BCO的合成方法,并考察了TPE-BCO用于体外ONOO-检测的可行性及检测条件

2.通过核磁共振氢谱、高分辨质谱表征了TPE-BCO的结构,研究了TPE-BCO的光谱性质,探讨了TPE-BCO用于ONOO-检测的响应机理

3.为用于ONOO-检测的小分子荧光探针合成及其在ONOO-检测中的应用提供了新思路


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内容介绍

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1  实验部分

1.1  主要仪器与试剂

1.2  实验方法

1.2.1  TPE-BCO的合成

25 mL的单口烧瓶中加入34.8 mg0.1 mmol1-4-羟基苯)-1,2,2-三苯乙烯(TPE-OH)、34.8 mg1.45 mmol)氢化钠(NaH)以及5 mL N,N-二甲基甲酰胺(DMF),25 充分搅拌反应0.5 h,随后加入35.5 mg0.12 mmol4-溴甲基苯硼酸频哪醇酯,继续反应24 h

将滤液在室温下旋蒸至无溶剂,置于真空中干燥,得到除去溶剂的粗产品。用硅胶柱层析法(V(石油醚)VCH2Cl2= 52)分离纯化粗产品,旋蒸后得到0.0274 g纯的探针TPE-BCO,产率78.4%。具体合成路线如图1所示。

1.2.2 溶液的配制

ONOO-溶液的配制[32]:分别取1.5 mL0.7 mol/LH2O2溶液和1.5 mL0.6 mol/LHCl溶液于烧瓶中,快速混入3.0 mL0.6 mol/LNaNO2溶液和3.0 mL1.5 mol/LNaOH溶液,在室温下快速搅拌得到ONOO-溶液。

2  结果与讨论

2.1  TPE-BCO紫外-可见吸收光谱

通过扫描获得了1.0×10-5 mol/L TPE-BCO的吸收光谱以及加入1.4×10-5 mol/L ONOO-后的吸收光谱(图2

2.2  TPE-BCO荧光光谱

TPE-BCO的荧光激发光谱和发射光谱图如图3所示。为了便于比较,实验同时扫描了TPE-OH的荧光光谱图

2.3  TPE-BCOPBS缓冲溶液中的稳定性研究

330 nm为激发波长,考察了 1.0×10-5 mol/L TPE-BCO在磷酸缓冲溶液(PBS0.01 mol/LpH 7.4)中的稳定性(图4)。

2.4 TPE-BCO用于ONOO-检测的可行性研究

2.4.1 响应时间

实验以1.0×10-5 mol/L TPE-BCO 1.4×10-5mol/L ONOO-在不同响应时间的荧光强度(λ=465 nm)变化探讨了反应时间对ONOO-检测荧光强度信号的影响(图5

2.4.2 pH的影响

pH是影响荧光强度的重要参数之一,实验考察了pH 4.010.0 PBS缓冲溶液(0.01 mol/L)中 1.0×10-5 mol/L TPE-BCO 1.4×10-5mol/L ONOO-的响应情况(图6)。

2.4.3 ONOO-的响应情况
2.4.4  选择性
2.5 反应体系检测ONOO-机理推测
硼酸酯对过氧亚硝基等氧化自由基有良好的响应能力[33]。实验发现,TPE-BCO与前驱体TPE-OH的荧光光谱基本重叠,但硼酸酯作为过氧亚硝基识别基团的引入降低了TPE-BCO的溶解度,增强了TPE-BCO的荧光强度。

3  结论

本文设计合成了以1-4-羟基苯)-1,2,2-三苯乙烯为荧光部分,4-溴甲基苯硼酸频哪醇酯为识别部分的荧光探针TPE-BCO,并对其与ONOO-的响应性能进行了研究。该探针最大发射波长为465 nmONOO-TPE-BCO的荧光有猝灭响应,TPE-BCO的荧光强度与0~7.0×10-5 mol/L ONOO-的浓度符合指数函数关系(R2 = 0.9949),在ONOO-浓度7.0 ×10-6~2.8×10-5 mol/L的范围内呈现良好的线性相关关系,TPE-BCOONOO-最佳响应时间为25 min。该方法检测灵敏度高,检出限达2.4×10-8 mol/L,且选择性好,对其他活性物质的抗干扰能力强,能够选择性的用于体外ONOO-的检测。