能分别和连续识别两种活性生物分子(次氯酸，一氧化氮，或硫化氢)的单荧光探针的设计、合成及生物成像研究

It is of significance to develop fluorescent probes, as they have important applications in chemistry, biology, and medicine. Biomolecules in living system have complicated inter-relationship. Thus, the development of fluorescent probes capable of independent and consecutive sensing two biological targets with distinct signals is invaluable. However, there is no such fluorescent probes which can independently and consecutively sense hypochlorous acid and nitrogen monoxide, (or hydrogen sulfide and nitrogen monoxide, or hydrogen sulfide and hypochlorous acid.) with different patterns of fluorescence signals. Herein, based on our previous work, we plan to synthesize this type of fluorescent probes. These novel fluorescent probes will be applied for fluorescence imaging of hypochlorous acid, nitrogen monoxide, or hydrogen sulfide in living cells. We expect that these fluorescent probes will be used as powerful molecular tools for studies of biological roles of reactive oxygen, nitrogen, and sulfur species in living systems.

有机小分子荧光探针的设计及荧光成像应用是当前化学和生物交叉的重要研究方向。生物分子之间存在复杂的相互作用和调控，因此能分别和连续识别两种生物分子的荧光探针具有重要科学意义。针对目前单荧光探针所面临不能分别和连续识别次氯酸和一氧化氮（或硫化氢和一氧化氮,或硫化氢和次氯酸等活性生物分子)的问题, 本项目利用两个目标物断裂可切断活性键与多个光物理过程扰动机制联用的原理，基于本研究组前期所发展的多模式识别平台的研究基础, 本项目旨在发展能分别和连续识别次氯酸和一氧化氮（或硫化氢和一氧化氮,或硫化氢和次氯酸)的单荧光探针,从而利用多通道荧光成像检测细胞中产生的次氯酸,一氧化氮，或硫化氢等，有望为解决目前单荧光探针所面临的不能分别和连续检测两种活性生物分子(活性氧、氮或硫)的问题提供理论指导和实验依据, 可为在活细胞中研究活性氧、氮或硫的相互作用和生物功能提供化学工具,具有十分重要理论意义和应用价值。

在生命体系中，众多生物分子，例如活性氧、活性氮、活性硫，之间存在着复杂的相互作用和调控，因此能分别和连续识别多个目标物的荧光探针具有重要的科学意义和实际应用价值。本项目旨在开发能分别和连续检测两种活性生物分子的单荧光探针，为揭示各种活性生物分子之间的联系提供新的研究工具。在该项目的资助下，本研究小组取得了一系列重要的研究成果，例如，构建能够示踪线粒体-细胞核可逆迁移过程的聚集/单体荧光探针、开发用于检测斑马鱼胚胎和小鼠体内内源性一氧化碳的荧光探针、开发能用检测小鼠组织内内源性甲醛的双光子荧光探针、构建多荧光信号模式的近红外荧光探针用于检测不同浓度生物硫醇、构建了能同时和连续检测多种活性硫的多信号模式荧光探针、构建能够同时检测肿瘤中RNA和硫化氢的荧光探针、构建用于检测溶酶体次氯酸的光控荧光探针、开发了一系列螺环型的双光子荧光染料、硝酰氢双光子荧光探针的构建及生物成像应用、构建香豆素-磺酰苯并恶二唑FRET探针用于区分半胱氨酸和高半胱氨酸等。这些新型荧光探针的开发将有利于探索线粒体-细胞核迁移、一氧化碳、甲醛、生物硫醇、次氯酸、硫化氢、硝酰氢等常见生物分子与相关生理过程、疾病产生与发展机制，并且为相关疾病的诊断和治疗提供新的研究工具，对研发治疗相关疾病的药物具有十分重要的现实意义。