项目名称: 具有线粒体靶向及强双光子吸收的NO荧光探针的设计合成及其在活细胞中双光子荧光成像的应用

项目编号: No.21502194

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2016

项目学科: 数理科学和化学

项目作者: 汤昌泉

作者单位: 中国科学院福建物质结构研究所

项目金额: 20万元

中文摘要: 作为生物体中重要的信号分子之一,一氧化氮(NO)在很多生物过程中起着重要的作用。目前NO荧光探针是检测生物体中NO含量的最有力的工具,因此开发出高选择性、高灵敏度的新型NO双光子荧光探针对于推进NO的生物学功能研究具有重要的意义。本项目创新性地提出一类基于梯形芳香寡聚物的NO双光子荧光探针的设计与合成。该类材料具有良好的水溶性、线粒体靶向性、很大的双光子吸收截面、高选择性和高灵敏度,是良好的NO双光子荧光探针。项目将围绕这类NO双光子探针的合成与表征、光物理特性及其在细胞内检测NO等内容展开研究。同时,研究该材料分子结构与双光子吸收特性、灵敏度之间的关系,为具有大双光子吸收截面的NO双光子探针的设计合成提供重要的理论和实验依据。与常见的NO单光子荧光探针相比,这类新型探针具有明显的优势:很大的双光子吸收截面,良好的水溶性及线粒体靶向性,可以使用长波长的红外光对NO进行双光子成像检测。

中文关键词: 一氧化氮;荧光探针;双光子吸收;线粒体;荧光成像

英文摘要: As one of important biological signaling molecules, nitric oxide (NO) plays key roles in many biological processes. NO fluorescent probe is the main tool to determine the amount of NO in biological systems. To develop novel two-photon NO probes with high selectivity and sensitivity will promote the studies on biological functions of NO. Here we propose to design and synthesize a series of novel two-photon NO probes based on the ladder-type tetraphenylene core. The probes will be excellent two-photon NO probes due to their good water-solubility, selective targeting to mitochondria, large two-photon absorption (TPA) cross-sections, high selectivity and high sensitivity. The synthesis and characterization, photophysical properties of these NO probes will be investigated. The application of the probes in NO detection in living cells will also be carried out. In order to provide basic theories and experimental data for the design and synthesis of two-photon NO probes with large TPA cross-sections, the relationships between the molecular structures and TPA cross-sections as well as sensitivity of the probes will be researched systematically. Compared to common one-photon NO fluorescent probes, our probes have salient advantages of large TPA cross-sections, good water-solubility, selective targeting to mitochondria, and capability of being excited by long wavelength infra-red light during the two-photon imaging of NO.

英文关键词: Nitric oxide;Fluorescent probe;Two-photon absorption;Mitochondria;Fluorescence imaging

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