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一氧化氮及其下游产物过氧亚硝基新型有机荧光探针的构建及生物传感研究

批准号:
21572121
项目类别:
面上项目
资助金额:
70.0 万元
负责人:
郭炜
依托单位:
学科分类:
生物体系分子探针
结题年份:
2019
批准年份:
2015
项目状态:
已结题
项目参与者:
刘景、李亚平、孙远强、霍莹莹、张建、王越

项目摘要

结项摘要

项目成果

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中文摘要
一氧化氮(NO)和它的下游产物过氧亚硝基(ONOOˉ)在许多生理过程中扮演了重要角色,它们在生物体内平衡的失调可导致内皮机能障碍、癌症、神经退化、老年痴呆等疾病。由于NO和ONOOˉ低的稳态浓度和短的寿命,如何在复杂的生物系统内实现它们的高选择性且快速的荧光传感,是当前荧光探针领域研究的重要的挑战。线粒体是NO和ONOOˉ合成的主要细胞器,溶酶体功能也与NO和ONOOˉ密切相关,然而能靶向线粒体及溶酶体的NO和ONOOˉ荧光探针屈指可数。本项目拟系统开发一类芳香二级胺型NO荧光探针和一类芳香三级胺型ONOOˉ荧光探针,重点解决大部分已报到的相关荧光探针在选择性和响应速度方面的限制。另外,本项目所设计的NO和ONOOˉ荧光探针主要是线粒体和溶酶体靶向型荧光探针,将为深层次研究NO和ONOOˉ的生理病理功能奠定重要的化学基础。本项目的可行性已得到初步研究的证实。本项目的设计策略未见报到。
英文摘要
Nitric oxide (NO) and its downstream product peroxynitrite (ONOOˉ) play key roles in various physiological systems, and their down-regulation are closely linked with various pathophysiological conditions including the endothelial dysfunction, cancer, neurodegenerative disease, Alzheimer’s disease and other disorders. In recent ten years, much attention has been paid to detecting and imaging the two important species in biological systems by fluorescence techniques. However, due to their very short lifetime, low steady-state concentration as well as the potential interference from other reactive oxidative species, selectively, sensitively and fastly probing NO or ONOOˉ in biological systems has been a focal point. It has been recognized that mitochondrial is the major site for the formation of intracellular NO and ONOOˉ, and lysosomal functions are also closely related to the two species. However, only a handful of mitochondria or lysosomal-targetable fluorescent probes for NO or ONOOˉ were reported to date. In this project, we present a new type of aromatic secondary amine-based fluorescent probes for NO and a new type of aromatic tertiary amine-based fluorescent probes for ONOOˉ for the purpose of addressing the limitations of poor selectivity and slow response for most of the reported NO or ONOOˉ fluorescent probes. Natobly, most of the fluorescent probes in the project are designed to be mitochondria or lysosomal-targetable, and thus are highly valuable for in-depth studying the NO/ONOOˉ-related physiological and pathological roles. The project feasibility has been supported by our preliminary studies. As far as we know, the design strategies in the project have never been reported previously.
在本项目的支持下,开发了基于芳香一级胺、二级胺、三级胺反应基团的生物活性氮分子(RNS)荧光探针及其线粒体、溶酶体靶向衍生物,提高了生物信使分子一氧化氮(NO)及生物强氧化剂过氧亚硝基(ONOO-)的选择性,并将传感时间提高到了秒级,相关探针已在糖尿病和缺血再灌注损伤发病机理研究、癌细胞荧光诊断、巨噬细胞M1/M2表型的区分以及M1型巨噬细胞对癌细胞免疫响应研究中成功应用,并有望进一步应用于抗癌免疫药物的筛选和评价;发展了激发态d*-pi*相互作用介导的、发射波长大于700nm的“砜罗丹明”荧光染料,发展了溶酶体靶向的、发射波长位于远红外区的“胺基硅罗丹明”双光子荧光染料,并通过对分子内扭曲的电荷转移机制(TICT)的调控大幅度提高了罗丹明及其近红外荧光染料在水中的荧光量子收率;开发了基于取代-重排级联反应的生物硫醇荧光探针,实现了细胞内半胱氨酸(Cys)和谷胱甘肽(GSH)的选择性双通道荧光传感以及癌细胞/肿瘤组织的特异性荧光诊断,相关诊断试剂已在癌症患者的肿瘤组织切片上得到验证,并有望进一步应用于术中肿瘤边界的快速评估。相关研究成果分别发表在Chem. Sci.、Biomaterials、ACS Appl. Mater. Interfaces、Chem. Commun.、J. Mater. Chem.等学术期刊,共计23篇,其中Sci收录21篇。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Improving the quantum yields of fluorophores by inhibiting twisted intramolecular charge transfer using electron-withdrawing group-functionalized piperidine auxochromes
使用吸电子基团功能化哌啶助色团抑制扭曲分子内电荷转移,提高荧光团的量子产率
DOI: 10.1039/c9cc09138f
发表时间: 2020-01-16
期刊: CHEMICAL COMMUNICATIONS
影响因子: 4.9
作者: [Lv, Xin, Gao, Chunmei, Guo, Wei]
通讯作者: Guo, Wei
DOI: 10.1016/j.snb.2016.06.054
发表时间: 2016-12
期刊: Sensors and Actuators B-chemical
影响因子: 8.4
作者: [Jian Zhang;Yaping Li;Jingjing Zhao;Wei Guo]
通讯作者: Jian Zhang;Yaping Li;Jingjing Zhao;Wei Guo
DOI: 10.1039/c6tb03382b
发表时间: 2017-03
期刊: Journal of materials chemistry. B
影响因子: --
作者: [Yingying Huo;Junfeng Miao;Yaping Li;Yawei Shi;Heping Shi;W. Guo]
通讯作者: Yingying Huo;Junfeng Miao;Yaping Li;Yawei Shi;Heping Shi;W. Guo
Dual-channel fluorescence diagnosis of cancer cells/tissues assisted by OATP transporters and cysteine/glutathione.
OATP转运蛋白和半胱氨酸/谷胱甘肽辅助的癌细胞/组织双通道荧光诊断
DOI: 10.1039/c7sc05407f
发表时间: 2018-03-28
期刊: Chemical science
影响因子: 8.4
作者: [Zhang H, Liu J, Hu B, Wang L, Yang Z, Han X, Wang J, Bai W, Guo W]
通讯作者: Guo W
共 16 条
    菁酮法构建中位立体位阻芳基取代的七甲川花菁(Cy7)近红外荧光染料及肿瘤荧光诊断与光动力治疗研究
    • 批准号:
      --
    • 项目类别:
      面上项目
    • 资助金额:
      54万元
    • 批准年份:
      2022
    • 负责人:
      郭炜
    • 依托单位:
    有机阴离子转运多肽调控的近红外吡啰红衍生物肿瘤荧光诊断与治疗试剂的开发及应用
    • 批准号:
      21877077
    • 项目类别:
      面上项目
    • 资助金额:
      67.0万元
    • 批准年份:
      2018
    • 负责人:
      郭炜
    • 依托单位:
    通键能量转移(TBET)近红外荧光功能分子的构建及化学传感研究
    • 批准号:
      21172137
    • 项目类别:
      面上项目
    • 资助金额:
      65.0万元
    • 批准年份:
      2011
    • 负责人:
      郭炜
    • 依托单位:
    罗丹明传感器的设计、合成及在离子传感、生物细胞中离子成像方面的应用
    • 批准号:
      21072121
    • 项目类别:
      面上项目
    • 资助金额:
      12.0万元
    • 批准年份:
      2010
    • 负责人:
      郭炜
    • 依托单位:
    国内基金
    海外基金