1. 研究目的与意义
癌症是全球的重大公共卫生问题，严重威胁人类健康，并且发病率和死亡率不断上升。我国面临的癌症防治形势也十分严峻，城市居民结肠癌、胰腺癌发病率已经接近西方发达国家，而肝癌、食管癌、胃癌等我国高发癌种发病率依然居高不下。
目前肿瘤癌症的主要诊断手段有标志物诊断、病理学诊断、影像诊断、内镜诊断以及临床诊断。近年来,荧光探针染料作为一种简单易用的具有诊断肿瘤的功能性的工具,逐渐成为许多科研工作者的热门研究方向。荧光探针合成方便快速,结构简单可控,并且以其极高的灵敏度和易操作性大量用于样品分析、生物成像、医疗诊断和疾病治疗等方面。在生物成像的应用中,荧光探针往往因其良好的生物相容性,可以顺利无损地穿越细胞膜进入细胞,在细胞层面进行检测与成像,因为其较好的时间和空间分辨能力,也为活体成像的可视化研究提供了研究基础。然而并不是所有的有机荧光探针都具有这些良好的性质,很多荧光探针仍存在不足,例如相应时间较长、灵敏度低、细胞毒性大等限制。因此本课题设计合成了一种新型的有机荧光探针,其拥有良好的理化性质,并深入地研究了该种探针在体外以及细胞层面的应用。
超氧自由基阴离子(O2-)是由氧气获得电子最先衍生的活性氧(ROS)物种,能够通过酶促或非酶促方式转化形成其它ROS。它主要产生于胞内线粒体中,具有高反应活性、短半衰期及低稳态浓度的特点。低浓度的O2-作为信使分子调控细胞的各种生理过程。然而,高浓度的O2-可作为毒素氧化脂质、DNA和蛋白质导致细胞产生氧化应激,该应激与癌症的发生发展密切相关。因此构建荧光探针检测胞内O2-水平的波动对诊断肿瘤癌症具有重要意义。
2. 研究内容和预期目标
| 本课题设计合成了一款荧光探针用于实现比率型检测胞内O2-的浓度变化。 实验内容主要包括三个部分：1.化学合成探针路线的设计与路线的打通 2.荧光探针体外生物活性及生物安全性的评价
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3. 研究的方法与步骤1.化学合成荧光探针 1）荧光核(HYJ-1)的合成 将丙二腈(19.8g,300mmol)融化，溶解于100ml乙醇中。向反应体系中加入2ml哌啶，称取异佛尔酮(41.5g,300mmol)加入到反应体系中，85℃搅拌回流4小时，反应完成后将产物导入过量冰水中，用玻璃棒搅拌析出晶体。用布氏漏斗抽滤后用石油醚重结晶得产物HYJ-1，为白色固体。
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4. 参考文献
[1] Li Fan,Qi Zan,Xiaodong Wang,Xue Yu,ShuohangWang,Yuewei Zhang,Qianqian Yang,Wenjing Lu,Shaomin Shuang and Chuan Dong.Amitochondria-targeted and viscosity-sensitive near-infrared fluorescent probefor visualization of fatty liver, inflammation and photodynamic cancertherapy.Chemical Engineering Journal,2022,449:137762. [2] Shixuan An,Yanfei Lin,Jianbo Wang,TianqingYe,Yanyun Mao, Jian Zhang,Longhua Guo,Lei Li, Zhaosheng Qian and HaiyingLiu.Near-infrared mitochondria-targeted fluorescent probe with a large Stokesshift for rapid and sensitive detection of cysteine/homocysteine and itsbioimaging application.Sensors and Actuators: B. Chemical,2023,374:132799 [3] Qiao Lin,Changsheng Li,Lijun Wang,HuimingCai,Liping Tang and Yueqing Gu.Ultrasensitive near-infrared fluorescence probeactivated by nitroreductase for in vivo hypoxia detection.Sensors andActuators: B. Chemical,2022,371:132521.
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5. 计划与进度安排1、2024.1.1-2024.2.20 查阅文献，确定课题内容框架；学习新型的小分子荧光探针的设计及初步实验尝试。 2、2024.2.21-2024.3.11 调研大量文献，完成开题报告。完善实验方案。 3、2024.3.12-2024.5.1 完成细胞的培养操作，对需要进行细胞成像的细胞进行预处理和其他准备工作。使用共聚焦显微镜等完成设计合成的小分子对肿瘤细胞微环境O2-浓度异常进行成像可视化，并且区分正常细胞/癌细胞，对所得细胞进行形貌和成分表征，整理数据并画图；完成论文主体内容的撰写。
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