具有低背景信号的光学探针的设计及其分析性能研究

The alterations of enzymes and reactive oxygen species (ROS) in biosystems correlate closely with some tumors. The measurements of enzymes and ROS are of great importance for possible early diagnosis of related diseases. However, most of the existing spectroscopic methods lack sufficient sensitivity, therefore much effort has been devoted to the development of sensitive approaches. In this project, new spectroscopic probes with low background signal will be designed and synthesized by using some modern chemical reactions such as specific enzyme hydrolysis and oxidation. The design strategy of the probes is also directed by the idea of the distribution of photophysical processes. The properties of the prepared probes will be studied for possible analytical applications.

肿瘤的发生、发展与其微环境中的特征蛋白酶、活性氧等物质浓度的改变密切相关。这些物质的检测已成为研究恶性肿瘤早期预警和诊断的前沿课题之一。然而，目前所发展的许多检测方法在灵敏度和特异性方面还存在着严重的不足，要实现肿瘤的早期预警尚任重道远。针对这一关键问题，我们提出利用特异的化学识别反应（如蛋白酶对特定肽段的高选择性切割反应、氧化诱导分解反应等），并结合光物理过程扰动原理，通过分子设计，将荧光体与淬灭基团相连，或借助荧光体结构的改变，制作各种具有低背景信号的新型光学探针, 研究它们与蛋白酶（如基质金属蛋白酶等）、活性氧等物种的光学打开反应及分析性能，试图发展出高灵敏度响应、高选择性的光学检测体系，为肿瘤早期预警研究提供可能的实验技术和分析方法，以促进在分子水平上对肿瘤发生机理的认识。

肿瘤的发生、发展与其微环境中的特征蛋白酶、活性氧等物质浓度的改变密切相关。这些物质的检测已成为生命科学的前沿课题之一。然而，现有的许多检测方法在灵敏度和特异性方面还存在着严重的不足，要实现肿瘤等严重疾病的早期预警尚任重道远。对此，我们利用特异的化学识别反应（如蛋白酶对特定底物的高选择性水解反应、氧化诱导分解反应等），通过分子设计，将荧光体与淬灭基团相连，或借助荧光体结构的改变，制备了一系列具有低背景信号的新型光学探针, 研究了它们与蛋白酶（如硝基还原酶、β-内酰胺酶、透明质酸酶）、活性氧物种（如HOCl、臭氧）、硫化氢、pH等的光学反应及分析性能，构建了高灵敏度、高选择性的光学检测体系，并开展了其生物分析应用研究，揭示了一些重要的生物现象（如，溶酶体的pH在热刺激过程中可出现升高现象；亮氨酸氨肽酶可能对癌细胞的顺铂抗药性具有一定的贡献等），促进了在分子水平上对相关生物物质的功能和作用的了解，并为疾病诊断研究提供了一些可选择的实验技术和分析方法。