新型两亲性二芳烯荧光分子的合成及其在细胞成像中的应用

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基本信息

  • 批准号:
    21362013
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    60.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0111.仿生与绿色合成
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2017-12-31

项目摘要

As one of the most promising photoresponsive molecules, diarylethenes have been well-recognized for their excellent photochemical reactivity, thermal stability, fatigue resistance, and potential applications in the fields of functional materials and biochemical analysis. Up to date, most studies on diarylethenes are based on organic solvent systems, resulting in a huge limitation to their applications in biology. In this research proposal, a series of novel amphiphilic diarylethenes will be synthesized according to our novel structural design, which combines a hydrophilic group, diarylethene structural unit, and fluorophore. On the basis of their excellent water solubility and dramatic property changes upon photoirradiation, these molecules will be developed as novel fluorescent probes to realize reversible regulation of the fluorescence of biological systems. The main contents of this proposal include the following research work. 1) Novel amphiphilic PEG- and glycosyl-containing diarylethene core structures will be designed and synthesized. 2) Novel FRET-based amphiphilic diarylethenes will be further constructed by conjugation with various fluorophores with emission wave lengths matching to the absorption maxima of closed-ring form of diarylethene cores. 3) Amphiphilic diarylethene fluorescent probes with low toxicity, high biocompatibility, and multi-addressability will be identified by systematic investigation of their structure-activity relationship, biological screening, and further optimization of the structures, and their applications in bioimaging will also be explored.
二芳基乙烯类化合物是性能最为优越的光致变色体系之一,具有热稳定性好、抗疲劳性强、灵敏度高等优点, 在功能材料和生化分析领域具有广阔的应用前景。迄今,有关二芳烯分子的研究大多局限于有机溶剂体系,这极大地限制了其在生命科学中的应用。本项目采用新的设计思路,拟将亲水基团、二芳烯结构单元和荧光官能团有机结合,合成系列新型两亲性二芳烯荧光分子,利用其良好的水溶性和光致变色前后性质显著改变的特性,构建具有多重调控功能的荧光探针,对染色的生物体荧光进行可逆调控。主要包括:含聚氧乙烯基、糖基等两亲性二芳烯母体分子的设计合成;采用有机合成方法在母体分子中引入多种与其闭环态吸收波长相匹配的荧光官能团,合成系列基于荧光共振能量转移的两亲性二芳烯荧光分子;系统研究目标分子的构效关系,进一步筛选优化,获得具有生物毒性低、生物相容性好和荧光可多重调控等特性的两亲性二芳烯荧光探针分子,并探讨其在细胞荧光成像中的应用。

结项摘要

二芳基乙烯类化合物是性能最为优越的光致变色体系之一,具有热稳定性好、抗疲劳性强、灵敏度高等优点, 在功能材料和生化分析领域具有广阔的应用前景。本项目采用了新的设计思路,将亲水基团、二芳烯结构单元和荧光官能团有机结合,合成系列新型两亲性二芳烯荧光分子。优选部分已经合成的二芳烯化合物作为母体分子,通过分子修饰,在其末端引入功能基团,构建了具有多重调控性能和离子识别性能的二芳烯分子。实现了对二芳烯光致变色性能的多重调控以及对金属离子的传感性能,为该类材料在荧光分子开关和离子传感器中的应用奠定了重要理论和实验基础。首次将二芳烯衍生物引入到活体细胞中,并用于检测活体细胞中的金属离子。通过与金属离子结合前后吸收光谱和荧光光谱的改变,可以快速、选择性地识别环境体系和生物体系中的金属离子。该研究为生化和环境科学领域的快速检测识别技术的发展注入新的生机与活力。

项目成果

期刊论文数量(56)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(5)
Multiaddressing Fluorescence Switch Based on a New Photochromic Diarylethene with a Triazole-Linked Rhodamine B Unit
基于具有三唑连接的罗丹明 B 单元的新型光致变色二芳基乙烯的多寻址荧光开关
  • DOI:
    10.1021/jp5001495
  • 发表时间:
    2014-04-03
  • 期刊:
    JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY C
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Pu, Shouzhi;Ding, Haichang;Xu, Hongyan
  • 通讯作者:
    Xu, Hongyan
A highly selective fluorescent chemosensor for Cu2+ based on a new diarylethene with triazole-linked fluorescein
基于具有三唑连接荧光素的新型二芳基乙烯的高选择性 Cu2 荧光化学传感器
  • DOI:
    10.1016/j.tet.2015.12.068
  • 发表时间:
    2016-02-18
  • 期刊:
    TETRAHEDRON
  • 影响因子:
    2.1
  • 作者:
    Ma, Lele;Liu, Gang;Li, Gang
  • 通讯作者:
    Li, Gang
A highly selective ratiometric fluorescent Cu2+ and HSO4ˉ probe based on a new photochromic diarylethene with a 6-aryl[1,2-c]quinazoline unit
基于具有 6-芳基[1,2-c]喹唑啉单元的新型光致变色二芳基乙烯的高选择性比率荧光 Cu2 和 HSO4Ë 探针
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Dyes and Pigments
  • 影响因子:
    4.5
  • 作者:
    Hongjing Jia;Shouzhi Pu;Congbin Fan;Gang Liu;Chunhong Zheng
  • 通讯作者:
    Chunhong Zheng
A highly selective fluorescent sensor for dual detection of Zn2+ and F- based on a new diarylethene
基于新型二芳基乙烯的高选择性荧光传感器,用于 Zn2 和 F- 双重检测
  • DOI:
    10.1016/j.tetlet.2016.04.090
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    TETRAHEDRON LETTERS
  • 影响因子:
    1.8
  • 作者:
    Tian Zhaoyan;Cui Shiqiang;Pu Shouzhi
  • 通讯作者:
    Pu Shouzhi
Recent advances in diarylethene-based multi-responsive molecular switches
基于二芳基乙烯的多响应分子开关的最新进展
  • DOI:
    10.1039/c6tc00110f
  • 发表时间:
    2016-01-01
  • 期刊:
    JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY C
  • 影响因子:
    6.4
  • 作者:
    Pu, Shou-Zhi;Sun, Qi;Liu, Gang
  • 通讯作者:
    Liu, Gang

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其他文献

A highly selective ratiometric fluorescent chemosensor for Hg2þ based on a new diarylethene with a stilbene-linked terpyridine unit
基于具有二苯乙烯连接的三联吡啶单元的新型二芳基乙烯的高选择性 Hg2a 比率荧光化学传感器
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    Dyes and Pigments
  • 影响因子:
    4.5
  • 作者:
    荆淑红;蒲守智;郑春红;范丛斌;刘刚
  • 通讯作者:
    刘刚
Crystal structure and photochromic properties of [1-(2-methyl-5-(4-cyanophenyl)-3-thienyl)]-2-(2- methyl-5-phenyl-3-thienyl)perfluorocyclopentene
[1-(2-甲基-5-(4-氰基苯基)-3-噻吩基)]-2-(2-甲基-5-苯基-3-噻吩基)全氟环戊烯的晶体结构和光致变色性能
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Chinese J. Struct. Chem.
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    贾鸿晶;范丛斌;蒲守智
  • 通讯作者:
    蒲守智
Crystal structure of the photochromic compound 1-(2-cyano-1,5-dimethyl- 4-pyrryl)-2-(2-methyl-5-formyl-3-thienyl)-3,3,4,4,5,5-hexafluorocyclopent- 1-ene, C18H12F6N2OS
光致变色化合物的晶体结构1-(2-氰基-1,5-二甲基-4-吡基)-2-(2-甲基-5-甲酰基-3-噻吩基)-3,3,4,4,5,
  • DOI:
    10.1515/ncrs-2014-9000
  • 发表时间:
    2015-03
  • 期刊:
    Z. Kristallogr. NCS
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郑春红;范丛斌;蒲守智
  • 通讯作者:
    蒲守智
Crystal structure and photoreactive properties of 1-(2,5-dimethyl-3-thienyl)-2-[2-methyl-5-(N-(quinolin-8-yl)-2-carboxamid e)-3-thienyl)]perfluorocyclopentene
1-(2,5-二甲基-3-噻吩基)-2-[2-甲基-5-(N-(喹啉-8-基)-2-甲酰胺e)-3-噻吩基)的晶体结构和光反应性质
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Chinese Journal of Structural Chemistry
  • 影响因子:
    2.2
  • 作者:
    张丛丛;祝玲;范丛斌;蒲守智
  • 通讯作者:
    蒲守智
Photo- and acid induced multicolor switches based on pyridine-containing perfluorodiarylethene derivatives
基于含吡啶的全氟二芳基乙烯衍生物的光和酸诱导多色开关
  • DOI:
    10.1016/j.tet.2016.02.046
  • 发表时间:
    2016-04
  • 期刊:
    Tetrahedron
  • 影响因子:
    2.1
  • 作者:
    郑春红;刘宏亮;范丛斌;蒲守智
  • 通讯作者:
    蒲守智

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

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前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
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技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
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实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
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          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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