检测β-内酰胺酶体内体外表达的荧光小分子探针的研究

本项目课题的研究将着眼于发展一种既可以用于体外（体外酶水平）又能用于体内（细胞水平和整体动物水平）的"万能"化学分子探针（universal probe）来特异性检测并实时示踪β-内酰胺酶的表达；课题研究基于β-内酰胺环与荧光小分子酚羟基相连后对近红外发射荧光的小分子DDAO,DAO或更近红外发射的衍生物的荧光屏蔽效应这一原理来设计此类小分子探针；这一课题的研究将不仅能够解决TEM-1型β-内酰胺酶报告基因技术中的化学小分子探针缺乏的难题，而且还可以针对目前β-内酰胺类抗生素的使用存在严重耐药性问题开展进一步深入研究，为更广谱、更少耐药性的β-内酰胺类抗生素的快速筛选以及研究与开发奠定一定的基础。

本项目课题的研究将着眼于发展一种既可以用于体外（体外酶水平）又能用于体内（细胞水平和整体动物水平）的“万能”化学分子探针（universal probe）来特异性检测并实时示踪β-内酰胺酶的表达；课题研究基于β-内酰胺环与荧光小分子酚羟基相连后对近红外发射荧光的小分子DDAO,DAO或更近红外发射的衍生物的荧光屏蔽效应这一原理来设计此类小分子探针；首先，我们设计并成功合成了基于DDAO，DAO结构的拼合荧光分子三类小分子探针，体外研究表明三类小分子探针均具有很好的酶水解特性，但是深入的研究表明，由于DDAO和DAO上酚羟基的特性导致三类小分子探针在生理条件下稳定性不够，从而产生了明显的非特异性，针对部分小分子探针的体内应用也表现不出明显的特异性。根据DDAO、DAO的酚羟基特性，我们在项目的实施过程中试图通过利用7-羟基苯并唑类化合物替代DAO和DDAO来达到改善小分子探针特异性的问题，我们在合成唑类化合物过程中取得了化学方面的突出进展，主要表现在：1）通过环境友好氧化反应实现唑啉类化合物到唑类化合物的高效转化，解决了过去氧化反应的环境污染、低效、价格昂贵的特点，该氧化反应还成功用于其它类杂环化合物的芳构化以及活性天然产物的全合成中；2）通过系统研究唑类化合物的反应性，我们利用金属催化有机化学反应实现了基于双C-H键活化的C5位选择性官能团化，在过去的三年中系统研究了唑类4-甲酸类衍生物C5 位的反应情况，顺利实现了该类化合物的自身偶联、分子间HECK 和直接芳基化反应，从而构建了多样性的唑类小分子库。该项目的顺利实施为课题组研究方向的确立奠定了很好的基础。