高选择性次氯酸荧光探针在细胞和组织成像中的应用文献综述

开题报告内容：（包括拟研究或解决的问题、采用的研究手段及文献综述，不少于2000字）

一、课题来源及选题依据

活性氧（Reactive Oxygen Species, ROS），是需氧细胞在代谢过程中产生的一系列活性物质，最常见的包括：过氧化氢（H₂O₂）、单线态（¹O₂）、超氧阴离子（O₂˙ˉ）、氢氧自由基（OH）、次氯酸（HClO）等^[1]。这类物质带孤对电子，寿命短，反应活性高，不但参与包括细胞增殖、分化、免疫等在内的多个生理过程，而且和众多疾病的发生发展过程息息相关^[2]。其中，次氯酸的作用尤为显著。次氯酸（HClO）是一种不稳定的一元弱酸，它在一定浓度范围内，有很强的氧化性，在日常生活中常作为抗菌剂和漂白剂^[3]。生物细胞中内源性的次氯酸的主要来源是髓过氧化物酶（MPO）。在该酶的催化作用下，过氧化氢和氯离子反应生成次氯酸^{[4, 5]}。次氯酸在生命系统中起着非常重要的调控作用，它不但在维持生物细胞内微环境氧化还原平衡起着重要作用；而且在抵抗病原微生物和抵御病菌、病毒等免疫过程中也担当重要角色^{[6, 7]}。但是，如果次氯酸在细胞内过度表达，即浓度超过正常水平，即使在生物自身防御系统的保护作用下，也会引起氧化应激，从而严重破坏蛋白质、DNA、磷脂等生物大分子^[8]，导致系列疾病，包括高血压、糖尿病、心力衰竭、动脉粥样硬化以及各种肿瘤等等^[9-11]。因此，如何识别并精确检测细胞内的次氯酸水平成为生物学研究和医疗诊断等领域的研究热点。

荧光分子探针（ Fluorescent molecular probe）是一类能将分子识别事件通过荧光信号有效表达的分子，它的荧光性质可随环境（比如粘度、极性、折射率等）的变化而做出灵敏改变^[12]。荧光探针具有高灵敏度、高专属性、反应时间短、制备简单、可实现（细胞内）原位分析和成像分析等优点备受各领域研究者的青睐^[13]。一般来说, 典型的荧光探针由荧光信号基团和识别基团两部分组成。ROS 荧光探针就是在荧光分子母核上引入 ROS 的识别基团，通过光致电子转移（PET）、分子内扭转电荷转移（TICT）、和荧光共振能量转移（FRET）等不同的响应机制，达到ROS识别检测的目的^[14-17]。常见的荧光分子有荧光素类、罗丹明类、菁染料类、萘酰亚胺和香豆素类等化合物。其中，香豆素类化合物作为一种优秀候选荧光团，以其为基础的荧光探针已逐渐成为一个新兴的研究热点^[18]。研究表明，其基本结构苯并吡喃酮本身并没有荧光效果，但在不同的位置修饰上取代基，比如在6或7位上引入给电子基团,3或4位上引入吸电子基团,形成较为稳定的共轭体系,便可以获得强荧光物质。这类荧光化合物具有荧光量子产率高、Stokes位移大、光稳定性好以及光物理和光化学性质可调等诸多优点,因此，设计合成新型香豆素类荧光化合物具有重要研究意义^[19]。

综上所述，本课题拟利用以香豆素为母核设计合成的次氯酸荧光探针，考察探针对于ROS中次氯酸的选择性，并于细胞水平和组织水平考察设计的荧光探针检测外加型和内源性次氯酸的性能。

二、 拟研究或解决的问题

注：本课题中次氯酸荧光探针的设计合成以及表征已在前期工作中完成。

1. 考察次氯酸荧光探针对于ROS中次氯酸的选择性。

2. 建立RAW 264.7细胞、MDA-MB-231肿瘤细胞和小鼠骨髓源性中性粒细胞三种细胞模型。

3. 建立MDA-MB-231细胞荷瘤小鼠作为动物模型。