生命体系中的巯基小分子,包括半胱氨酸(Cysteine, Cys)、高半胱氨酸(Homocysteine, Hcy)和还原谷胱甘肽(glutathione, GSH)等,它们在人体内的生命活动中发挥着重要作用。例如,体内Cys缺乏常导致很多疾病,比如肝脏损伤、水肿等,而Cys含量过高则与神经毒性相关联。Hcy是蛋氨酸循环和Cys代谢的重要中间产物,正常状态下,人血浆总Hcy浓度为5-15μM,当与Hcy代谢有关的酶或辅助因子缺乏使得Hcy浓度持续高于正常值,就会导致“高Hcy血症”。Hcy已成为心、脑及外周血管病高危人群中非常有用的标志物及预测因子。GSH广泛存在于细胞及血液中,GSH缺乏会引起人体氧化应激,其在许多疾病的发病机理方面有很重要的作用。临床医学研究表明,尽管这些巯基化合物结构相似,但是它们分别与不同的疾病相关联,因此对它们在生物体系的分别测定在生物医学中具有十分重要的意义。然而,由于这些物质结构相似(都含有巯基、氨基及羧基),因此对这类物质的专一、灵敏检测,尤其是生物体系中的原位、适时分辨检测,仍旧是一个具有挑战性的课题。近些年,开发不同的荧光探针来检测生物硫醇类物质受到了人们广泛的关注,荧光探针技术在测定含硫醇化合物方面也有很多相关的报道,但是这些方法大部分是利用硫醇强的亲核性进行测定。所以这些方法基本上都是测定硫醇化合物中总巯基(-SH)的含量,而专一检测某个硫醇化合物却很少有相关文献报道。因此,利用荧光探针技术专一检测硫醇化合物的含量,是一项很有意义的工作。本文分别以荧光素钠、6-(二乙基氨基)-9-[2(羧基)苯基]-3H-氧杂蒽-3-酮(DER)罗丹明B为母体,合成了一系列能专一检测还原型谷胱甘肽及乙酰半胱氨酸(N-acetylcysteine, NAC)的荧光探针,系统研究了这些探针的性质,并将其成功用于实际样品的检测。本论文分为四章,包括以下内容：第一章绪论。主要介绍了能专一检测生物硫醇类物质的荧光探针分子的研究进展,在此基础之上提出本文的研究设想。第二章专一测定还原型谷胱甘肽荧光传感体系的应用研究。本章以荧光素钠为母体合成了一种可专一检测GSH的荧光探针2。十六烷基三甲基溴化铵(cetyltrimethylammonium brbmide, CTAB)作为一种阳离子表面活性剂,是谷胱甘肽转移酶的一种模拟酶,在pH7.4的Tris-HCl缓冲溶液中,其能催化探针2与GSH发生亲核取代反应,生成带负电荷的迈森海姆复合物(Meisenheimer complex)2,4-二硝基苯基谷胱甘肽(S-(2,4-dinitrophenyl)glutathione,[S-(DNP)GS])。由于CTAB胶束带正电荷,有利于中间产物[S-(DNP)GS]的过渡态稳定存在,所以可有效地降低反应体系的活化能,从而加快反应速率,最终释放出强荧光物质即荧光素丁基醚。据此,本章建立一种高效专一检测GSH的荧光分析法,相同实验条件下,Cys和Hcy对反应体系无干扰,并且探针2已成功用于成纤维细胞中GSH的检测。第三章测定乙酰半胱氨酸的荧光探针的合成以及应用研究。探针4是由6-(二乙基氨基)-9-[2-(羧基)苯基]-3H-氧杂蒽-3-酮(DER)和2,4-二硝基氯苯在乙腈中反应合成的一种弱荧光物质。在CTAB胶束介质中,探针4与乙酰半胱氨酸之间发生亲核取代反应,形成迈森海姆复合物(4a)过渡态,能稳定存在于CTAB胶束内部,反应进一步进行,从而释放出强荧光物DER,导致体系荧光信号增强。同时,由于Cys的疏水性比的NAC弱,探针4与Cys反应生成的中间体迈森海姆复合物(4b)不易有效地嵌入CTAB胶束内部,反应不能继续发生。据此,本章建立一种能有效区分NAC和Cys的荧光分析法,并且其可以用于NAC的专一检测,其他氨基酸对反应体系均无干扰。第四章以罗丹明B为母体测定GSH的荧光探针的合成及研究。本章以罗丹明B与对硝基苯硫酚为原料合成了探针5。由于该探针含有强吸电子基团硝基(-N02),因此可以发生分子内光诱导电子转移过程,其本身呈现弱荧光。在pH7.4磷酸缓冲溶液中,探针5与GSH发生自然化学连接反应的第一步即硫醇-硫酯交换,使硝基苯环脱离探针,导致反应体系的荧光强度升高。在相同实验条件下,探针5与Cys或Hcy发生自然化学连接反应,其反应机理为,首先Cys或Hcy的巯基进攻探针5的羰基碳发生硫醇-硫酯交换,随后经过转硫酯化和分子内重排过程形成酰胺键,进而酰胺键上的N原子进攻氧杂葸共轭环中的碳原子,最终形成无荧光的螺内酰胺化合物,导致体系荧光强度显著降低。据此机理,本章建立一种专一检测GSH的荧光分析法,其他氨基酸均无干扰。