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一种检测β-半乳糖苷酶的喹唑啉酮类荧光探针的合成及其生物成像毕业论文

来源:毕业论文网2020-07-11 06:07

摘 要

随着近几十年我国经济与社会的发展、人口老龄化的加剧,癌症的发病率有显著的上升,其中男性以肺癌为主,而女性以卵巢癌为主。卵巢癌的发病率和死亡率都很高,而且早期临床症状并不明显,多数人在发现患此病时已处于中晚期,于是寻找一种可以早期诊断、治疗卵巢癌的方法迫在眉睫[1]。而制约该疾病诊断的根本原因是在白光下肿瘤和正常组织之间的视觉对比较差,所以荧光引导监测是提高肿瘤细胞减灭术治疗最有突进的方法之一。据文献可知,与正常的卵巢癌相比,原发性卵巢癌中的β-半乳糖苷酶的活性大大增强[2],本文基于这一客观规律设计了一种基于聚集诱导发光(AIE)和激发态分子内质子转移(ESIPT)的新型荧光探针HPQ-βGal,该探针可特异性的对细胞内源性β-半乳糖苷酶进行相应活性监测。HPQ-βGal具有如下优点:较大的斯托克斯位移、高度的灵敏度和选择性、较强的光稳定性及实时、原位、无损的检测,当然最突出的优势还是基于AIE效应在聚集状态下可以诱导出极强的荧光信号。此外,HPQ-βGal也用于检测OVCAR-3细胞内源性和外源性β-半乳糖苷酶活性,并且由于其在活细胞中的良好保留而获得高对比度成像。

关键词:羟基苯基喹唑啉酮 β-半乳糖苷酶 荧光探针 聚集诱导发光 激发态分子内质子转移

Abstract

With the development of the economy and society in China in recent decades and the aging of the population, the incidence of cancer has increased significantly. Among them, males mainly have lung cancer, while women mainly have ovarian cancer. The incidence and mortality of ovarian cancer are very high, and the early clinical symptoms are not obvious. Most people find the disease has been in the middle and late, so early diagnosis and early treatment has become an effective method to improve the survival rate of patients with ovarian cancer. All in all, the underlying reason for the diagnosis of the disease is that the visual contrast between the tumor and the normal tissue under white light is relatively poor. Therefore, fluorescence guided monitoring is one of the most aggressive approaches to improve cytoreductive surgery. According to the literature, the activity of β-galactosidase in primary ovarian cancer is greatly enhanced compared with normal ovarian cancer. This article has designed an aggregation-induced luminescence (AIE)-based and excited-state intramolecular Proton transfer (ESIPT) is a novel fluorescence probe, HPQ-βGal, which specifically monitors endogenous β-galactosidase activity in cells. HPQ-βGal has advantages such as large Stokes shift, high sensitivity and selectivity, ideal light stability, real-time detection performance. Among these advantages, the most obvious advantage is that a significantly enhanced fluorescence signal can be seen in the aggregated state based on the AIE effect. In addition, HPQ-βGal was also used to detect endogenous and exogenous β-galactosidase activity in OVCAR-3 cells, and high contrast imaging was obtained due to its good retention in living cells.

Key words: hydroxyphenyl quinazolinone; β-Gal; fluorescent probe; aggregation induced emission (AIE); excited state intramolecular proton transfer (ESIPT)

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 卵巢癌研究现状 1

1.2 β-半乳糖苷酶研究 2

1.2.1 β-半乳糖苷酶简介 2

1.2.2 来源 3

1.2.3 作用 3

1.2.4 常用的检测手段 3

1.2.5 荧光探针优势 4

1.2.6 国内外研究进展 4

1.3 荧光探针研究 4

1.3.1 荧光 5

1.3.2 荧光探针简介 5

1.3.3 荧光探针种类 5

1.3.4 基于HPQ的荧光探针 6

第二章 实验部分 7

2.1 实验仪器与材料 7

2.1.1 实验仪器 7

2.2 实验过程 8

2.2.1 实验准备 8

2.2.2 HPQ荧光探针基本制备过程 8

2.2.3 HPQ-βGal荧光探针具体合成过程 10

第三章 结果与讨论 12

3.1 荧光探针的细胞体外实验 12

3.1.1 测定荧光探究HPQ-βGal探针的AIE特性 12

3.1.2 探针分子的动力学测试 13

3.1.3 探针分子对β-半乳糖苷酶的选择性和抗干扰性 14

3.1.4 探针分子对β-半乳糖苷酶的灵敏度实验 15

3.2 荧光探针的细胞体内实验 16

3.2.1 细胞毒性实验 16

3.2.2 细胞成像实验 17

总结 19

参考文献 20

附图 22

致谢 24

绪论

癌症对于人类来说是一种影响生存的重大疾病,也是人类重视的公共卫生问题之一, 全球各国政府把对癌症的控制视为重中之重。自上世纪起,我国患癌人数就日益增加,随着我国经济不断的发展,城市化、现代化和工业化进程不断的加快,我国人口老龄化趋势的加剧和人们生活方式的变化,我国癌症的发病率呈现上升趋势,就全球范围来看,癌症仍是影响居民健康的主要因素,在我国,肺癌是男性常见的癌症,而在女性中,卵巢癌是高发的癌症。

卵巢癌研究现状

卵巢癌是一种女性特有的疾病,属于恶性肿瘤中的一种,其发病率在众多恶性肿瘤中排名第三位,仅低于宫颈癌和子宫内膜癌的发病率,但是其死亡率在妇科恶性肿瘤之中位于首位,已经严重影响到我国女性的生命健康安全[3]。卵巢癌90%-95%是原发性的,其余多为转移性癌症,引起卵巢癌的因素错综复杂,病理机制并不是很清楚,社会环境、心理压力等一系列的因素都会产生影响,也与饮食习惯、怀孕、不孕不育、月经等多方面有关。随着我国经济与社会的进步步伐加快,生活节奏与精神压力的增加等,都可能是引发卵巢癌的因素,应该得到人们的重视。因此,卵巢癌的尽早诊断和及早治疗,尤其在中老年人群中,对于降低女性卵巢癌的发病机率具有极其重要的意义[4]

根据世界卫生组织(WHO)相关资料表明,每年大约有20多万人被发现患有卵巢癌,并且大约有12.5万人死于此病,美国每年大约有2.2万人新患卵巢癌,1.6万人死于卵巢癌,据统计,全球每10万人有6.6人会患卵巢癌,在中国,每10万人有7.1人会患卵巢癌,略低于西方国家,但近10年来,中国卵巢癌的发病率1.83%的速度逐年增加,每年新患卵巢癌人群大概为19.2万人,死于此病的人数高达11.4万人,由于中国人口老龄化的加剧,卵巢癌的发病率也在逐年上升,病人的年龄也在逐年减少,特别是在经济发达的地区[5]。由于缺少有效的筛查和早期诊断方法,卵巢癌严重的威胁到女性的生命健康[5]。卵巢癌早期的临床症状相对不明显,大部分患者在就诊时就已经处于中晚期阶段,晚期卵巢癌的生存率不到30%,这对于卵巢癌有效治疗形成了很大障碍,使卵巢癌成为妇科死亡率居于首位的恶性肿瘤,因此一直备受关注。目前传统的手术与放化疗方法的治疗效果不佳,如果可以及时诊断并进行相应的有效治疗,卵巢癌患者的存活率可以达到85%-90%。所以找到早期发现和诊断卵巢癌的方法,可以极大程度的提高卵巢癌患者的存活率,这也是妇科肿瘤中急需攻克的难点,因此尽快诊断、及早治疗对于提高卵巢癌患者的生存率显得十分重要。

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