摘 要

Abstract II

第一章 文 献 综 述 1

1.1 前言 1

1.2 HNO的荧光探针的研究进展 2

1.2.1 磷化氢类荧光探针 2

1.2.2 基于TEMPOL的荧光探针 2

1.2.3 基于Cu配位化合物荧光探针 3

1.3 上转换纳米荧光探针的生物应用 4

1.3.1 上转换纳米荧光探针检测方面的应用 5

1.3.2 上转换纳米探针成像方面的应用 5

1.3.3 上转换纳米探针的药物运输以及释放应用 5

1.3.4 上转化纳米探针光动力治疗方面的应用 6

1.4 总结 6

第二章 实验部分 9

2.1 实验材料与仪器 9

2.1.1 材料 9

2.1.2 设备 10

2.2 实验内容 10

2.2.1铜基配合物荧光探针和稀土纳米晶自主装 10

2.2.2母液的配置 11

2.2.3PBS缓冲溶液的配置 11

2.2.4Cu-RBO-UCNPs图谱分析测试 11

第三章 实验结果与讨论 12

3.1紫外检测HNO图像分析 12

3.2Cu-RbO的负载量分析 13

3.3上转换荧光检测HNO图像分析 14

图6Cu-RBO-UCNPs上转换荧光测试HNO 14

3.4 Cu-RBO-UCNPs检测HNO机理 15

3.5HNO的细胞成像图分析 16

第四章 结论与展望 18

4.1 结论 18

4.2 展望 18

参考文献 19

致谢 22

摘要

HNO是NO的还原产物并作为衍生内皮舒张因子影响心脏调节功能，HNO

与心绞痛、糖尿病等大多心血管方面的疾病有着严密的关系，在治疗心血管疾病中有着重大的功能。但HNO比NO的活性高，用传统的方法难以检测出来，因此本课题通过以Cu(II)基罗丹明配合物和环糊精为原料和稀土纳米晶进行自主装，得到有机无机杂化的稀土纳米HNO探针，又来检测生物细胞体内的HNO浓度的变化。我们还利用癌细胞为模型，利用上转换荧光探针视踪生物体中的HNO，为生物学中HNO作用于心血管系统提供了可靠直观化学探针工具。通过TEM，红外及XRD对上转换纳米探针的结构进行表征，通过上转换稀土纳米HNO探针的紫外和上转换光谱性能以及生物体中上转换HNO成像等分析表明此探针不仅可以检测生物细胞中HNO的变化，而且有足够选择性和灵敏度。可为探索细胞、器官甚至活体中HNO的生理病理功用提供重要的实验依据。

关键词：罗丹明配合物 荧光探针 HNO成像 上转换纳米晶

Abstract

HNO is a reduced product of NO and acts as a derivative of endothelium-derived diastolic factors.HNOhas a close relationship with angina pectoris, acute hypertension, and many other cardiovascular diseases. It has a significant function in the treatment of cardiovascular disease.However, the activity of HNO is higher than that of NO, and it is difficult to detect it by traditional method. Therefore, this method has been studied by Cu(II) -bodamine complex and cyclodextrin as raw material and rare earth nanocrystals. Rare earth nano-HNO probe, again to detect changes in the concentration of HNO in biological cells.We also used cancer cells as a model, using the upconversion fluorescent probe to visualize the HNO in the organism, providing a reliable and intuitive chemical probe tool for the HNO effect in the organism in biology, and by TEM, IR and XRD The results show that this probe can not only detect the change of HNO in biological cells, but also has enough of the change of HNO in biological cells. The results show that the probe can not only detect the change of HNO in biological cells, Selectivity and sensitivity. Which can provide important experimental basis for studying the physiological and pathological functions of HNO in living cells and organs.

Key words: Rhodamine complex Fluorescent probe HNO imaging

  Up-conversion nanocrystals

第一章 文 献 综 述

1.1 前言

在过去的二十多年里硝酰基（HNO）已经引起了人们对各种应用的兴趣。硝酰基( HNO)作为活性氮簇分子的一员，能够脱去电子或者还原为一种众所周知的生物信号分子一氧化氮(NO)。一氧化氮（NO）作为生物信号传导的发现有助于确定内源性产生的气体小分子作为许多生理过程的调节剂的重要性^[1-3]。NO作为衍生内皮舒张因子影响心脏调节功能已广为报导，而由德州大学医学Murad、纽约州立大学Furchgott和加州大学洛杉矶分校Ignarro主导发现NO在心血管系统中的重要作用获得1998年度诺贝尔生理及医学奖^[4-6]。近年来，其衍生物HNO对心脏功能的影响才被发现。例如，在犬类正常或缺失部分功能的心脏中HNO被证明能够增强心脏的肌力作用和降低心脏舒张压力。因此，HNO可以潜在作为一种新型治疗心脏衰竭药物。此外，HNO做为一种亲电体能够和生物体相关的硫醇类化合物反应阻止过氧化物对哺乳动物心血管系统的危害。这些生物学发现促使我们发展一种能够具有足够选择性和灵敏度的方法检测生物体中的HNO。

HNO能够迅速的二聚生成极不稳定的连二次硝酸并且之后分解为一氧化二氮(N₂O), 表明其化学性质很不稳定^[7]。此外，作为HNO的最常见供体化合物Angeli盐(Na₂N₂O₃)在水溶液中具有非常短的半衰期(37 °C, t_1/2= 2.8 min, pH= 4.40~8.10, 能够产生等量的HNO)。一些传统检测HNO方法手段包括电子顺磁共振^[8]，19FNMR^[9]，质谱^[10]，高效液相色谱法^[11]，比色法^[12]和电化学分析^[13]。尽管这些方法提供敏感性分析，但它们需要复杂的仪器，复杂的样品制备或组织或细胞的破坏，这些方法不适合生物生物系统的应用。应此根据以上观点本次实验我们设计出通过Cu(II)基配合物荧光探针和稀土纳米晶自组装，发展了一个能够用于上转换检测HNO。此外，我们还利用癌细胞作为模型，利用上转换荧光探针视踪生物体中的HNO，为生物学中HNO作用于心血管系统提供了可靠直观化学探针工具。

1.2 HNO的荧光探针的研究进展

传统的检测HNO的措施有电子顺磁共振，质谱，高效液相色谱法，比色法和电化学分析^[8-13]。与这些方法相比，荧光探针法不仅仅具有操作简单、选择性好、灵敏度高、仪器相对简单、费用低等优点，还能对检测对象在原位进行实时监控和观察。因此，设计合成能特异性检测HNO的荧光探针尤为重要。

1.2.1 磷化氢类荧光探针

亚硝基化合物是亲电子的，并且极性N - O键与各种亲核物质反应。之前有过报道关于HNO与有机膦的反应^[14]。三苯基膦与由Angeli盐（2:1比例）产生的HNO反应，得到等量的三苯基氧化膦和氮杂环丁烷，再还原中间体，快速水解成氧化膦。水溶性膦三（4,6-二甲基-3-磺酰基苯基）膦三钠盐水合物（TXPTS）与HNO反应产生稳定的氮杂产物，作为有用的HNO检测方法^[14]。例如Zhang等人以W香豆素为巧光平台合成了检测HNO的探针，探针非常灵敏，当HNO的浓度从0 μM变化到1.0 μM时，芙光信号仍线性增强。最低检出限为20 nM。且不受生物体共存的还原性物质的干扰，可用于实际样品胎牛血清中HNO的定量测定^[15]。但是这种磷化氢类荧光探针存在着很大的弊端，相关报道中说明来膦与S-亚硝基硫醇类似地反应，导致磷基探针在生物S-亚硝基硫醇存在下用于更复杂的生物系统时可能会产生假阳性^[16]，这导致检测的不准确性。

1.2.2 基于TEMPOL的荧光探针

HNO通过硝酸根自由HNO的氢提取与4-羟基-2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧基（TEMPOL）反应的^[17]，根据此反应有人设计出基于TEMPOL的荧光探针来检测HNO（如图1）。但是该探针的弊端是在水溶液中HNO超过NO的选择性^[18]。 通过分子间荧光淬灭和竞争性HNO捕获限制其使用的环境，不方便于检测HNO。

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