新型硫化氢近红外荧光探针的构建及其在生物医药领域的应用研究

Hydrogen sulfide has been identified in regulating severial biological signaling functions. Therefore, it is of scientific interest to study its production stimulated by drug, its physiological and pathological consequences. However, in situ dynamic trapping of endogenous H2S generation is still hampered by a lack of fluorescent probes. Furthermore, the underlying mechanism of action of drugs in regulating the generation of endogenous H2S is in initial level, which can be exploited by monitoring H2S with a fluorescent probe. Based on these facts, we firstly study the induction of 3-cyano-glycyl group as H2S responsive element, this project attempts to 1) design targetable probes with NIR characteristic; 2) enable the designed probes in tracking H2S in vitro and in vivo, in manifesting the biological function of H2S, in evaluating mechanism of drugs in stimulation of H2S production. We expect that our study can provide the platform for constructing promising probes in disentangling questions regarding drug-triggered regulation of H2S production, thus aiding in developing novel drugs for clinical applications.

硫化氢是一种可调节机体内多个系统生理功能的信号小分子，有关硫化氢生理功能, 作用机制以及相关药物的研究引起了生物医药领域的广泛关注。 然而，目前缺乏可适用于内源性硫化氢的检测的荧光探针，并且通过内源性硫化氢的检测进而评价硫化氢释放及调控药物的作用机制等方面的研究仍处于零阶段。根据以上存在的问题，本项目首次将3-氰基-甘氨酸酰基作为识别基团纳入到硫化氢的分子探针设计领域， 其一致力于结合近红外荧光染料以及不同的靶向基团, 设计并合成适用于活体硫化氢的检测及示踪的近红外荧光探针; 其二将设计合成的硫化氢探针应用于示踪内源性硫化氢，研究硫化氢的生理功能,作用机制以及相关药物的研究。通过上述研究，建立一个利用硫化氢荧光探针评价药物作用机制的平台，为新型药物的开发和临床应用奠定了坚实基础。

硫化氢是一种可调节机体内多个系统生理功能的信号小分子，有关硫化氢生理功能,作用机制以及相关药物的研究引起了生物医药领域的广泛关注。然而，目前缺乏可适用于内源性硫化氢的检测的荧光探针，并且通过内源性硫化氢的检测进而评价硫化氢释放及调控药物的作用机制等方面的研究仍处于零阶段。根据以上存在的问题，本项目在研期间，设计合成了5个硫化氢近红外探针，并构建了两个硫化氢纳米荧光检测策略，实现了内源性硫化氢细胞水平以及活体动物水平的检测与成像，并且初步尝试了对于结肠癌等疾病的基于硫化氢检测的早期诊断试剂的开发。我们的研究分别发表在了Chem. Sci, Biomarterials, ACS Appl. Mar. Int. 等10篇学术期刊上。通过上述研究，我们建立一个利用硫化氢荧光探针评价药物作用机制的平台，为新型药物的开发和临床应用奠定了坚实基础。