基于核苷酸、NADH 等生物小分子检测的荧光生物传感器的合成、性质及生物学应用研究

随着荧光识别及检测技术的不断发展，对于一些重要生物小分子（核苷酸、NADH）的识别研究逐渐成为近期的研究重点。目前，在基于核苷酸分子识别的荧光探针研究中，普遍存在灵敏度低、结构相似化合物间干扰严重等问题；对于烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NADH）的氧化还原过程的荧光识别研究仍处于单一过程（氧化或还原过程）的荧光识别阶段。因此，我们计划开发6-10种基于核苷酸类分子的"off-on"型水溶性生物荧光传感器，实现专一性强，灵敏度高，检测极限低的检测目标。并开发4-6种基于NADH/NAD+氧化还原过程的生物荧光传感器，实现氧化还原全过程荧光检测，并实现信号具有可逆性及可循环性。深入开展该系列生物荧光传感器分子的生物学应用研究。在体外单细胞成像的基础上，实现全生物体体内荧光成像及氧化还原过程的全过程动态成像检测，推动生物小分子荧光成像及荧光分析法的进一步发展。

本项目以重要生物小分子（核苷酸、NADH等）的荧光识别研究工作作为研究目标，通过设计合成各种具有专一选择性的荧光传感器，成功制备20余个基于不同荧光团的化合物，利用质谱，核磁，红外等手段进行表征后，对该系列化合物的各项性质，如光学性质、生物学应用性质等进行了系统研究，筛选出十余个荧光分子，根据各自荧光特点进行了重点研究。目前，取得的研究结果总结如下：（1）研究了近几年荧光探针领域国内外的主要发展趋势和整体水平，结合自身研究特点，以第一作者身份撰写综述性论文一篇。（2）根据计划任务书上提出的研究目标及研究方法，开展了对核苷酸类分子具有专一识别作用的荧光传感器的设计及合成工作。制备获得了系列基于1,8-萘酰亚胺荧光团对核苷酸具有专一识别作用的分子荧光探针。其中一个分子明显表现出对于GMP, TMP, UMP的专一选择性，另外一个分子对UDP表现出专一识别作用。（3）本项目在完成预定的研究目标同时，对研究内容进行了丰富和扩展。成功开发了系列对于重要细胞器线粒体识别、对于环境污染物汞离子识别、对于重要阴离子如，氟离子，醋酸根离子，氢氧根离子识别、对于重要阳离子锌离子识别、及对于硫醇识别的系列荧光探针化合物。通过本项目资助，本项目负责人以第一作者及通讯联系人身份，在国外SCI检索主流化学期刊中发表论文9篇。其中部分研究成果引用率较高，收到业界同行广泛关注。在项目执行期间协助其他教师共同培养毕业博士研究生1人，硕士研究生1人，多人在读，多名研究生获得国家级、省级研究生奖学金。