羟自由基(~·OH)具有活性高、寿命短、氧化性强的特点,其浓度波动与多种生理过程以及疾病的发生发展密切相关。利用高灵敏与高选择性的荧光探针分析研究~·OH在不同生理以及病程中的波动变化,对于探究疾病的分子机制与评价可能的治疗手段具有重要意义。为此,本研究首先设计合成了一种新型荧光探针NADHB用于~·OH的成像检测。该探针采用3,5-二羟基苄氧基作为~·OH特异性识别基团,能够与~·OH反应后脱除,从而释放出萘酰亚胺荧光团,导致荧光开启。NADHB具有高特异性、高灵敏度与良好的生物相容性,能够在细胞与活体水平实现~·OH的原位荧光成像。首先,利用NADHB探究了高浓度同型半胱氨酸(Hcy)对于神经细胞的影响以及相应的调控机制。结果显示,Hcy可使细胞内~·OH水平升高,且该过程受到N-甲基-D-天冬氨酸(NMDA)受体和NADPH氧化酶的调控。Hcy激活NMDA受体启动下游信号通路,使NADPH氧化酶催化产生过量O_2~(·-),后者进一步通过Haber–Weiss反应与Fenton反应产生~·OH,导致谷胱甘肽过氧化物酶4(GPX4)表达量降低,表明神经细胞发生铁死亡。此外,构建了高同型半胱氨酸血症小鼠模型,并通过行为学测试证明,高同型半胱氨酸血症诱导小鼠发生阿尔兹海默样痴呆。采用NADHB对小鼠脑内~·OH进行原位荧光成像,结果显示,相较于正常小鼠,高同型半胱氨酸血症小鼠脑内~·OH水平明显升高,而给selleck HPLC予叶酸处理的高同型半胱氨酸血症小鼠脑内~·OH水平明显降低。小鼠脑内的~·OH水平与阿尔兹海默样痴呆的严重程度呈正相关,表明~·OH是高同型半胱氨酸血症诱发阿尔兹海默样痴呆的关键致病因素。利用探针NADHB揭示了~·OH在阿尔兹海默样痴呆病变过程中所起的重要作用及相关的信号转导通路,提供了阿尔兹海默病预防与治疗的新视角。药物的时空可控释放对于提高用药安全性、实现疾病的精准治疗具有重要意义。阿霉素作为经典蒽环类抗肿瘤药物已被应用于临床治疗中,但是严重的心脏毒性限制了阿霉素的临床应用范围。实现阿霉素在肿瘤部位的可控释放将有望降低其心脏毒性,提高用药安全性。另一方面,超声波具有高时空可控、高组织穿透深度以及成本低廉等优点,已被广泛应用于临床诊断与治疗中。超声波可通过超声空化效应产生高浓度~·OH,可作为~·OH的安全来源。3,5-二羟基苄氧基与~·OH之间的特异性识别反应可用于实现~·OH介导的阿霉素可控释放。基于以上,我们将3,5-二羟基苄氧基与阿霉素的氨基相连,构建了超声激活型阿霉素前药DOXDHB。超声产生的~·OH能够与3,5-二羟基苄氧PUN30119说明书基反应使其脱除,从而释放阿霉素,实现抗肿瘤药物阿霉素的超声激活可控释放。研究结果表明,前药DOXDHB的细胞毒性与小鼠心脏毒性显著低于阿霉素,具有良好的生物安全性。DOXDHB可通过超声在肿瘤细胞内可控释放阿霉素,从而发挥抗肿瘤作用。采用~·OH介导的超声激活释放策略,实现了阿霉素的超声可控释放,有效降低其心脏毒性,为设计开发新型的激活释放型前药提供了新的思路。综上所述,基于3,5-二羟基苄氧基与~·OH之间的特异性识别反应,本论文构建了一种检测~·OH的荧光探针以及一种~·OH激活释放型前药。探针NADHB能够实现对细胞以及活体小鼠脑内~·OH的波动变化进行原位成像监测,并揭示了~·OH在高同型半胱氨酸血症诱导小鼠阿尔兹海默样痴呆过程中所起的关键性作用。前药DOXDHB能够被超声产生的~·OH特异性激Shoulder infection活,可控释放抗肿瘤药物阿霉素,在保持阿霉素抗肿瘤作用的同时,有效降低其心脏毒性。上述研究结果为~·OH相关的疾病机制研究以及药物的可控释放提供了新的思路。