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《河北大学》 2017年
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双硼酸荧光传感器的合成及对肿瘤细胞表面Lewis寡糖的识别

王彦恩  
【摘要】:细胞表面的糖类是不同类型细胞的特征标记,正常细胞到癌细胞的转变往往与这些糖的变化有关,如sialyl Lewis X(sLex)、sialyl Lewis A(sLea)、Lewis X(Lex)和Lewis Y(Ley),许多癌症的发生、发展和恶化都与Lewis寡糖的高表达密切相关。因此,发展Lewis寡糖传感器有望应用于癌症的早期诊断,本文进行了Lewis寡糖双硼酸荧光传感器的合成和研究。发展高亲和力识别Lewis寡糖的双硼酸传感器,关键在于两个硼酸基团之间的距离以及空间布局,恰好能与糖的空间结构互补。本论文通过改变硼酸受体的空间位阻、连接体和荧光基团,设计合成了连接体长度、刚性、空间方向等不同的18个双硼酸化合物,通过对糖的荧光结合及细胞标记实验,筛选选择性识别Lewis寡糖的双硼酸荧光传感器。1、在Wang发展的Shinkai’s蒽基荧光探针6a的基础上,通过改变苄胺处胺基取代基,以对硼酸基产生位阻干扰,设计合成了5个双硼酸化合物63(a-e)。在甲醇和PBS(1:1)混合溶剂(pH=7.4)中测试了与Lewis寡糖的荧光结合实验,63a(苄基取代基)结合sLex寡糖后,荧光强度显著增强(47%),而与其它Lewis寡糖结合较弱,表明63a对sLex有强亲和力及选择性。此外,63a在低浓度0.1μmol/L能显著标记HEPG2细胞(仅表达sLex抗原),在10μmol/L时标记增强,而在同等浓度下,对HEP3B细胞(仅表达Ley抗原)和正常细胞GES-1均没有标记。2、通过使用不同的烷基链连接两个蒽硼酸单元,设计合成了6个硼酸受体空间布局不同的双硼酸化合物70(a-f),在甲醇和PBS(3:2)混合溶剂(pH=7.4)中测试了70(a-f)与不同糖的荧光结合实验,其中70d(n=7)和70e(n=8)对果糖和葡萄糖的结合常数更大(K=1418-1990 L/mol),亲和力高。70c(n=6)结合sLex寡糖后,荧光强度显著增强(41%),而与其它Lewis寡糖结合相对较弱,表明70c对sLex有强亲和力及选择性。通过70c对细胞的荧光标记研究,表明70c在低浓度1μmol/L能显著标记HEPG2细胞(仅表达sLex抗原),而在同等浓度下,对HEP3B细胞(仅表达Ley抗原)和正常细胞GES-1均没有标记,当浓度增大到10μmol/L时,70c对HEP3B细胞也能够较弱着色,选择性标记能力降低。3、通过“click”反应合成了4个“连接体”长度不同的双硼酸化合物78(a-d),在甲醇和PBS(3:2)混合溶剂(pH=7.4)中,测试了78(a-d)与Lewis寡糖的荧光结合实验,78a(n=1)结合Ley寡糖后,荧光强度显著增强(47%),而与其它Lewis寡糖结合较弱,表明78a对Ley有强亲和力及选择性。此外,78a在10μmol/L能显著标记HEP3B细胞(仅表达Ley抗原),即使浓度增大到50μmol/L,对HEPG2细胞(仅表达sLex抗原)和正常细胞GES-1均没有标记。通过分子动力学模拟,表明4个化合物中硼原子距离不同,这可能是造成对Lewis寡糖选择性不同的原因。4、通过使用不同的烷基链连接两个萘酰亚胺基硼酸单元,设计合成了3个硼酸受体空间布局不同的双硼酸化合物83(a-c),在甲醇和PBS(1:1)混合溶剂(pH=7.4)中测试了与Lewis寡糖的荧光结合实验,83c(n=3)结合s Lex寡糖后,荧光强度显著增强(49%),而与其它Lewis寡糖结合较弱,表明83c(n=3)对s Lex有强亲和力及选择性。此外,83c(n=3)在低浓度0.1μmol/L能显著标记HEPG2细胞(仅表达s Lex抗原),在10μmol/L时标记增强,而在同等浓度下,对HEP3B细胞(仅表达Ley抗原)和正常细胞GES-1均没有标记。
【关键词】:Lewis 寡糖 双硼酸 Shinkai’s 蒽基荧光传感器 萘酰亚胺 生物识别
【学位授予单位】:河北大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:R730.4;O657.3
【目录】:
  • 摘要5-7
  • Abstract7-13
  • 第1章 糖类硼酸基传感器研究进展13-45
  • 1.1 糖类概述13-15
  • 1.2 硼酸基荧光传感器15-43
  • 1.2.1 荧光传感器的概述15
  • 1.2.2 荧光传感器的识别机理15-19
  • 1.2.3 硼酸基糖类荧光传感器研究进展19-43
  • 1.3 论文的设计思想43-45
  • 第2章 空间位阻微扰的双硼酸选择性识别sLex抗原45-60
  • 2.1 引言45
  • 2.2 实验部分45-55
  • 2.2.1 试剂与仪器45-46
  • 2.2.2 实验过程46-54
  • 2.2.3 光谱测试54-55
  • 2.3 结果与讨论55-59
  • 2.3.1 双硼酸 63(a-e)和Lewis寡糖的荧光结合实验55-56
  • 2.3.2 双硼酸 63(a-e)荧光标记细胞研究56-59
  • 2.4 本章小结59-60
  • 第3章 双硼酸荧光传感器的合成及对sLe~x寡糖的识别60-74
  • 3.1 引言60
  • 3.2 实验部分60-67
  • 3.2.1 试剂与仪器60-61
  • 3.2.2 化合物的合成61-65
  • 3.2.3 光谱测试65-67
  • 3.3 结果与讨论67-73
  • 3.3.1 双硼酸 70(a-f)和不同单/双糖的荧光结合实验67-69
  • 3.3.2 双硼酸 70(a-f)和Lewis寡糖的荧光结合实验69-71
  • 3.3.3 双硼酸 70(a-f)荧光标记细胞研究71-73
  • 3.4 本章小结73-74
  • 第4章 三唑连接的双硼酸荧光传感器对Ley寡糖的选择性识别74-92
  • 4.1 引言74
  • 4.2 实验部分74-84
  • 4.2.1 试剂与仪器74-75
  • 4.2.2 化合物的合成75-82
  • 4.2.3 光谱测试82-84
  • 4.3 结果与讨论84-91
  • 4.3.1 双硼酸 78(a-d)的UV-Vis和荧光光谱84-86
  • 4.3.2 双硼酸 78(a-d)和Lewis寡糖的荧光结合实验86-87
  • 4.3.3 双硼酸 78(a-d)荧光标记细胞研究87-90
  • 4.3.4 双硼酸 78(a-d)分子动力学模拟90-91
  • 4.4 本章小结91-92
  • 第5章 萘酰亚胺基双硼酸传感器的合成及对sLex寡糖的选择性识别92-103
  • 5.1 引言92
  • 5.2 实验部分92-98
  • 5.2.1 试剂与仪器92-93
  • 5.2.2 化合物的合成93-97
  • 5.2.3 光谱测试97-98
  • 5.3 结果与讨论98-101
  • 5.3.1 双硼酸 83(a-c)和Lewis寡糖的荧光结合实验98-99
  • 5.3.2 双硼酸 83(a-c)荧光标记细胞研究99-101
  • 5.4 本章小结101-103
  • 结论103-104
  • 参考文献104-117
  • 附录一 氢谱和碳谱117-135
  • 附录二 缩写对照表135-136
  • 致谢136-137
  • 博士研究生期间发表以及待发表论文137

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