线粒体双光子荧光示踪剂的设计、合成与生物成像文献综述
2020-05-10 02:05
1 研究背景
当前，细胞器的研究一直是认识细胞结构和功能的重要手段。线粒体是细胞的能量工厂，参与众多的新陈代谢过程。研究发现，线粒体的数量、分布于细胞生命活动的旺盛程度密切相关，在细胞的增殖、分化、细胞间信号传导、细胞内自由基生成等生理活动中起到重要作用；并与癌症、老年痴呆等疾病关系密切。
荧光成像技术为在活细胞/组织等复杂生物环境中对生物目标物的活性进行原位实时监测提供了可能。观测细胞内分子荧光成像的仪器有激光扫描工共聚显微镜和双光子荧光显微镜，其中双光子荧光显微镜在成像活细胞方面的优势更为明显。
因此，对能在活细胞内使用并具有高线粒体定位能力和良好双光子性能的荧光探针的研究迫在眉睫。
2 课题思路
2.1线粒体荧光示踪剂的优势及选择
线粒体是真核细胞重要的细胞器，它不仅是机体的能量代谢中心，而且还参与多种重要的细胞病理过程。县里提出了合成ATP、调节氧化还原电势、调控细胞凋亡和基因表达外，还在生物生长、发育、衰老、疾病、死亡以及生物进化等方面具有重要意义。线粒体不仅为人体生命活动提供能量， 还积极参与多种生理过程，它的异常与癌症、糖尿病、阿尔茨海默病等疾病相关，同时线粒体对各种外界损伤又极为敏感，通常其数量、大小和结构随损伤均有改变。细胞受到损伤时，线粒体可由线状变大或者变圆，损伤严重时可变成小空心泡状结构。
目前已报道的定位于线粒体的荧光探针主要分为 3 大类：一类是基于线粒体带有-180 mV 的膜电位，进而利用本身带有正电荷的荧光团或者在荧光团中引入三苯基膦等正电荷基团来实现其对线粒体的染色；另一类是将探针与能够标记线粒体的蛋白质或者短肽链连接（一般由 20～40 个氨基酸序列组成），进而达到线粒体特异性染色的目的。这类探针具有较好的生物相容性，但水溶性差、细胞通透性不好等限制其应用发展；第 3类是利用胶束或者囊泡将药物等不能够渗透线粒体膜的物质包裹，进而选择性堆积在线粒体。一般选用带有正电荷的脂质体等作为囊泡的外表面，通过内吞作用，磷脂层与线粒体膜相融合后释放内含物。该类探针能够将带负电的药物或者大分子协同带入线粒体内部， 但是内含物的释放率是值得关注的方面。
现在大多数线粒体定位类荧光探针是基于线粒体负膜电位特性，利用本身带有正
