人血清白蛋白(Human serum albumin,HSA)是血浆中含量最丰富的蛋白质,其众多的结构域能够广泛地与多种内源性和外源性物质结合,将他们储存、运输至全身的各个部位。其中,白蛋白作为药物的载体,影响药物在生物体内的分布以及功效,对于药物的代谢动力学和递送起到关键作用。此外,众多有机小分子荧光染料也能够与白蛋白结合,其光物理性质和生物标记性能均能得到有效提升。本论文着力于高性能活体标记荧光染料的构建及其创新成像标记应用,分别以香豆素和花菁为母体合成了系列荧光染料,并通过HSA与之定点、自发结合以达到有机小分子荧光染料的性能提升,实现了活体血药浓度的原位成像分析和活体中过氧化氢水平的原位成像。具体研究内容如下:1.针对体内的原位药物监测,我们合成了基于骨架为喹喔啉-香豆素的荧光染料2-1,HSA中161位的赖氨酸与2-1的羰基自发、共价结合形成亚胺,从而构建了具有药物响应性能的荧光化白蛋白。类似于HSA本身购买MLN4924,2-1标记的HSA作为耦合的荧光探针也可以与布洛芬、华法林、氯吡格雷和喜树碱等药物相互作用。这些药物以浓度依赖的方式诱导探针体系的荧光信号显著增强。因此,基于耦合的荧光探针2-1-HSA,我们可以通过荧光信号在活体中实时监测这些隐形的药物。此外,2-1-HSA可以在肿瘤中高效富集,实现活体中肿ZD1839 IC50瘤的高对比度荧光标记,在临床肿瘤标记和手术切除方面具有巨大潜力。2.对传统花菁染料(Cy-7)进行结构改造,不对称地引入吡啶基团,实现了大Stokes位移(≈230 nm)花菁荧光染料的构建。这些染料能够自发地与HSA的Ⅲb结构域结合,表现出显著的荧光信号增强。利用这些荧光化的白蛋白染料,我们实现了小鼠肝肾功能的高信噪比原位成像分析。此外,荧光染料3-1被F-127封装后表现出与HSA结合后类似的光物理性质变化。我们将荧光染料3-1和双[3,4,6-三氯-2(戊氧羰基)苯基]草酸盐(CPPO)封装于F-127中制备得到了continuing medical education对过氧化氢特异性响应的超高信噪比纳米探针NIR-Cl-NP。这种纳米探针可以在小鼠的紧急创伤模型中可视化内源性过氧化氢的产生和波动。