酶是一类催化生化反应的蛋白质,在生物系统中具有至关重要的作用。许多疾病的寻找更多发生都与酶的变化息息相关。在临床医学中,通过检测酶活性等指标,可以帮助医生诊断疾病并制定治疗方案。通过原位荧光成像,实现酶的高分辨率监测,对于理解生物体的生命活动和疾病的发生具有重要的意义。小分子荧光探针因其高灵敏度、高选择性以及检测简单快捷等优点而受到广泛关注。虽然目前已经报道了不少酶激活型荧光探针,但是它们尚存在灵敏度低、专一差、发射波长短等缺点。为此,本论文设计合成了两种具有超高灵敏度的近红外酶激活型荧光探针,并将其应用于生物成像和疾病早期诊断研究。主要研究内容分成以下两个部分:(1)设计合成了一种高灵敏度的近红外(NIR)荧光探针YDT,该探针带有阳离子的吲哚结构,是第一个具有线粒体靶向性的检测羧酸酯酶2(CEwww.selleck.cn/products/Gemcitabine-Hydrochloride(Gemzar)S2)的开启型荧光探针。以苯甲酸酯作为识别基团,酯键可被CES2切断,分子内电荷转移过程恢复,在660 nm处产生强烈荧光。该探针对于CES2检测,具有灵敏度高(0.165 ng/m L)、斯托克斯位移较大(150 nm)、在体系中反应迅速(10min)、选择性高、生物相容性好等优点。通过使用光谱、色谱、质谱、理论计算和分子对接对YDT与CES2的反应机理进行了系统研究。此外,我们利用该探针实现了正常肝细胞和肝癌细胞的荧光成像区分,有望成为一种指导手术中肝脏肿瘤切除的新工具;还建立了细胞肝损伤及其修复模型、炎症模型、小鼠模型,首次揭示了CES2可以作为一种生物标志物用于肝脏相关疾病的早期诊断,为后续的精准治疗提供技术支撑。(2)设计合成了一种检测二肽基肽酶(DPP-Ⅳ)的NIR荧光探针MBDPP4。该分子以亚甲基蓝(MB)作为荧光团,通过破坏其共轭结构wound disinfection,引入具有自离去性能的连接基团和DPP-Ⅳ特异性识别基团甘氨酸-L-脯氨酸,实现了DPP-Ⅳ的高灵敏度、特异性检测。该探针具有低的背景荧光信号,最大发射波长为715 nm,具有长波长近红外荧光性质,对于DPP-Ⅳ的检出限低至0.29ng/m L。通过使用光谱、色谱、质谱、理论计算和分子对接对MB-DPP4与DPPⅣ的反应机理进行了系统研究。此外,我们利用该探针实现了正常甲状腺细胞和甲状腺癌细胞的荧光成像区分;建立荷瘤小鼠模型,首次利用荧光探针研究了甲状腺疾病中DPP-Ⅳ的表达水平。该研究为甲状腺疾病的早期诊断、治疗药物筛选提供了一种全新的分子工具。