新型近红外荧光探针的设计及其对酶活性的检测研究

荧光分析技术，特别是近红外荧光检测在生物活体分析中发挥着重要的作用。然而，目前可利用的性能优良的近红外荧光探针还不能完全满足科学研究和实际应用的需求，有些试剂在酶活性检测方面还有一定的局限性。本项目从光物理过程扰动原理及酶活性检测的需求出发，拟设计合成荧光分析波长长、水溶性好、反应条件温和等性能优良的近红外荧光探针。针对酪氨酸酶、或基质金属蛋白酶等，拟以三碳菁等骨架作为近红外荧光体，以酪胺等作为酶的识别反应单元，通过分子设计，将荧光体与酶的识别单元相连，构筑各种具有近红外荧光发射特征的新型光学探针；研究它们的光学性能以及对酶活性的荧光响应，试图发展出新的检测酶活性的高选择性、高灵敏度分析方法，以推动对其生物功能的研究向纵深发展。

本项目通过合理的分子设计，以三碳菁、resorufin、荧光素等为荧光母体，分别制备了酪氨酸酶、基质金属蛋白酶酶以及前列腺特异性抗原的特异性荧光探针。首先，我们将三碳菁荧光体与酶的识别单元酪胺相连，构筑了首个可用于酪氨酸酶活性分析的近红外荧光发探针;它具有水溶性好、反应条件温和等优点。该探针在pH值为6.3的磷酸盐缓冲液中能与酪氨酸酶发生快速的反应，溶液颜色由蓝色变为紫色且荧光强度降低，可用于酪氨酸酶抑制剂的快速筛选。其次，我们基于氧化石墨烯的荧光淬灭性质，并且借助酶对其底物肽的特异性切割作用，我们将荧光染料FITC标记的肽段与氧化石墨烯组装，分别制备了可用于基质金属蛋白酶（MMP2)以及前列腺特异性抗原（PSA）检测的氧化石墨烯-肽复合物荧光探针。最后，我们还以BODIPY为荧光母体，引入具有吸电子效应的2，4-二硝基苯磺酰基团，设计合成了一种可用于巯基物质检测的off-on型长波长荧光探针。该探针对巯基物质具有特异性的荧光响应，并且已成功用于人血清中非蛋白结合态的半胱氨酸含量的测定。