基于聚合物胶体粒子的能量转移体系在生物硫醇荧光比率检测中的应用

生物硫醇是生物体中许多蛋白质和小分子的重要组成部分，也发挥重要的功能，对生物硫醇的定量准确检测具有重要的生物学意义。荧光检测法是检测硫醇的重要方法，为了解决小分子检测体系的一系列问题，本研究拟在聚合物胶体粒子中构建适用于检测硫醇的能量转移体系，实现水相中对生物硫醇的比率检测，并探索对活细胞中硫醇的定性探测和示踪。本研究拟将供体荧光团置于聚合物粒子内部，将受体荧光团经双硫键链接到粒子表面，在硫醇的作用下将双硫键断裂，从而改变供体和受体的间距和体系的光谱性质，实现对硫醇的比率检测；本研究还将对聚合物粒子结构进行优化，使供体荧光团具有稳定的光谱学性质；探讨荧光基团在有机溶剂中与胶体粒子的接枝反应，解决水溶性不良的荧光团难以在水相中发挥功能的问题；对胶体粒子表面进行合理修饰，改善体系的细胞内稳定性，降低细胞毒性。通过上述研究拓展聚合物胶体粒子的应用范围，也为生物硫醇的定量检测提供一种新的方法。

生物硫醇是生物体中许多蛋白质和小分子的重要组成部分，在细胞的抗氧化系统及信号传递中具有重要的作用；另一方面，在发挥其自身还原功能的同时，生物硫醇会与生物体内的一些活性氧化物种(ROS)相互作用，并转化为其他含硫化合物。因此，对生物硫醇、生物硫化物以及活性物种的灵敏专一性的检测具有重要的生物学意义。本研究设计制备了一系列生物硫醇、生物硫化物以及活性物种的荧光探针，经合理优选，将部分荧光探针引入聚合物及碳点表面，形成了多种基于胶体粒子的荧光检测体系，并用于细胞及鱼类的成像中。本项目的主要研究结果有：获得了几种新型生物硫醇和硫化物的荧光探针，例如基于生色团芘的单体/激基缔合物转换特性的芘-胸腺嘧啶的硫醇荧光探针、近红外选择性检测硫醇探针、以及结构上引入了生物相容性组分(甜菜碱)的硫化物荧光探针。这些新型荧光探针分别在检测机理、高选择性以及生物相容性等方面具有鲜明的特色。我们还构筑了几种基于胶体粒子的生物硫醇及硫化物的荧光检测体系，例如制备了一种基于聚合物/多孔胶体粒子的生物硫醇荧光传感器，通过合理利用聚合物与不同生物硫醇的相互作用的差异，解决了以往生物硫醇检测的选择性不高的问题；还制备了一种以聚合物分子链作为荧光探针基体的检测体系，以一种简便的方法提高了小分子荧光探针的水溶性和生物相容性。在活性物种的荧光检测和成像方面，本研究制备了一种线粒体靶向的、可检测线粒体过氧化氢的荧光比率传感器，实现了对亚细胞结构产生的特定物质的荧光检测；在该工作的基础上，还构筑了一种利用活性氧物种破坏亚细胞结构从而导致促细胞凋亡的纳米体系，为促进特定细胞凋亡的研究提供了一种有效方法。我们还设计合成了一种鱼类活体成像的检测体系，成功地在斑马鱼活体内检测了因药物引致的活性物种的水平升高，为实时、原位检测器官损伤的诊断提出了一种新方法。我们认为，本项目的研究成果对于丰富聚合物胶体领域的研究内容是一种积极的尝试，并为生物硫醇等物种在水相中、细胞及活体内的检测和示踪提供一种新的途径。