Dihydroethidium, CAS-Nummer 104821-25-2, Molekülformel C21H21N3 mit einem genauen Molekulargewicht von 315,41 ist eine wichtige Verbindung mit umfangreichen biologischen Anwendungen. Es erscheint normalerweise als feines kristallines Pulver, das von rosa bis lila reicht. Diese einzigartige Farbe erleichtert es leicht, im Labor zu erkennen, und bietet einen natürlichen fluoreszierenden Hintergrund für ihre Verwendung als fluoreszierende Sonde. In der chemischen und biologischen Forschung wird es häufig als Sonde verwendet, um reaktive Sauerstoffspezies nachzuweisen, insbesondere beim Nachweis von intrazellulären Superoxidanionen, die eine äußerst hohe Wirksamkeit aufweisen. Dieser Farbstoff kann frei in Zellen eintreten und Dehydrogenat zu Ethidiumbromid bilden. Diese Sonde wurde in NK -Zellen und als wichtiger Farbstoff zur Identifizierung von Zellproliferation und Hypoxie in Tumoren häufig verwendet.
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Chemische Formel |
C56H92O29 |
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Genaue Masse |
1229 |
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Molekulargewicht |
1229 |
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m/z |
1229 (100.0%), 1230 (60.6%), 1231 (18.0%), 1231 (6.0%), 1232 (3.6%), 1232 (3.5%), 1230 (1.1%), 1233 (1.1%), 1230 (1.1%) |
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Elementaranalyse |
C, 54.71; H, 7.54; O, 37.74 |
DihydroethidiumAls blaue fluoreszierende Sonde, die in Zellen eindringen kann, spielt in den Bereichen Biologie und Medizin eine wichtige Rolle. Seine einzigartigen Fluoreszenzeigenschaften ermöglichen es ihm, die Spiegel von Superoxidanionen (O2-) in Zellen zu erkennen, wodurch die Mechanismen reaktiver Sauerstoffspezies in der Zellphysiologie und Pathologie aufgedeckt werden.
1. Zellbildgebung
Dihydroethylen als fluoreszierende Sonde kann in Zellen gelangen und an DNA binden, wodurch rote Fluoreszenz emittiert werden. Daher wird es in der Zellbildgebungstechnologie häufig verwendet, um den Redoxstatus innerhalb von Zellen in realer - -Zeit zu überwachen. Durch Geräte wie Fluoreszenzmikroskopie oder Durchflusszytometrie können Forscher die Verteilung und Veränderungen von Dihydroethylendiamin in Zellen beobachten, wodurch der Redoxzustand von Zellen in physiologischen oder pathologischen Zuständen versteht.
2. Erkennung von Redoxzustand
Die Fluoreszenzeigenschaften von Ethylendihydrogen -Ingot machen es zu einem idealen Instrument, um den Redoxzustand zu erkennen. In den Zellen kann Dihydroethylendiamin durch Superoxidanionen oxidiert werden, um Ethylendiamin zu bilden, das dann an DNA bindet und rote Fluoreszenz emittiert. Durch Nachweis der Fluoreszenzintensität von Dihydroethylendiamin kann der Niveau der intrazellulären Superoxidanionen indirekt reflektiert werden, wodurch der Redoxstatus von Zellen bewertet wird. Diese Erkennungsmethode hat die Vorteile von hoher Empfindlichkeit, Spezifität und hohem - -Durchsatz, was ein leistungsstarkes Instrument zur Untersuchung der dynamischen Veränderungen des zellulären Redoxstatus bietet.
3. Tumorforschung
Dihydroethylen hat eine Vielzahl von Anwendungen in der Tumorforschung. Aufgrund der hohen Redoxspiegel von Tumorzellen kann Dihydroethylendiamin als wirksamer Tumormarker für die frühe Diagnose und die therapeutische Bewertung von Tumoren dienen. Darüber hinaus kann Dihydroethylendiamin auch verwendet werden, um die biologischen Prozesse der Proliferation, Apoptose und Invasion von Tumorzellen zu untersuchen und wichtige Hinweise auf die Aufdeckung der Mechanismen des Tumorauftretens und der Entwicklung zu liefern.
4. Drogen -Screening
Dihydroethylendiamin spielt auch eine wichtige Rolle beim Arzneimittelscreening. Viele Arzneimittel haben gleichzeitig therapeutische Wirkungen, aber auch einen Einfluss auf den Redoxzustand von Zellen. Durch Nachweis der Fluoreszenzintensität von Dihydroethylendiamin kann der Einfluss von Arzneimitteln auf den zellulären Redoxstatus bewertet werden, und potenzielle therapeutische Arzneimittel können herausgeprüft werden. Darüber hinaus kann Dihydroethylendiamin auch verwendet werden, um den Wechselwirkungsmechanismus zwischen Arzneimitteln und Tumorzellen zu untersuchen und eine starke Unterstützung für die Arzneimittelentwicklung und die klinische Anwendung zu bieten.
5. Bewertung der Biossicherheit
Dihydroethylen kann auch im Bereich der Bewertung der Biossicherheit verwendet werden. Unter dem Einfluss von Umweltschadstoffen und Toxinen kann sich der Redoxzustand von Zellen ändern. Durch Nachweis der Fluoreszenzintensität von Dihydroethylendiamin kann der Einfluss dieser Substanzen auf den zellulären Redoxstatus bewertet werden, wodurch deren biologische Sicherheit bewertet wird. Diese Methode ist von großer Bedeutung für die Beurteilung der potenziellen Risiken von Umweltschadstoffen und der Gewährleistung der menschlichen Gesundheit.
Die detaillierten Schritte und entsprechenden chemischen Gleichungen für die Synthese vonDihydroethidiumIm Labor befinden sich ein Prozess mit organischer chemischer Synthese.
1. Vorbereitung von Rohstoffen
Ausgangsmaterialien: Wählen Sie ein geeignetes Ausgangsmaterial, das eine Verbindung mit einem Benzolring und einer Aminogruppe sein kann.
Lösungsmittel und Katalysatoren: Wählen Sie geeignete Lösungsmittel (wie Ethanol, Methanol usw.) und Katalysatoren (wie Übergangsmetallkatalysatoren) basierend auf der Art der Reaktion.
2. Erster Schritt Reaktion: Einführung und Modifikation des Benzolrings
Reaktionstyp: Substitutionsreaktion oder Kopplungsreaktion von aromatischen Kohlenwasserstoffen.
Spezifische Schritte: Unter der Wirkung eines Katalysators wird das Ausgangsmaterial mit einem geeigneten Benzolring umgesetzt, der Reagenzien (wie Phenylboronsäure, halogeniertes Benzol usw.) einführt, um eine Benzolringstruktur einzuführen.
Chemische Gleichung: Aufgrund der unbekannten Struktur spezifischer Reaktanten und Produkte wird hier die allgemeine Formel verwendet, um darzustellen:
Ausgangsmaterial+Benzolring Einführung Reagenz → Zwischenprodukt 1
3. Second Step Reaktion: Einführung oder Modifikation von Aminogruppen
Reaktionstyp: Aminierungsreaktion oder Aminsubstitutionsreaktion.
Spezifische Schritte: Reagieren Sie unter geeigneten Bedingungen Intermediate -Produkt 1 mit Aminierungsreagenzien (wie Amine, Aziden usw.), um Aminogruppen einzuführen oder zu modifizieren.
Chemische Gleichung:
Intermediate -Produkt 1+ Aminierungsreagenz → Intermediate -Produkt 2
4. Dritte Stufenreaktion: Hydrierungsreaktion
Reaktionstyp: Hydrierungsreaktion.
Spezifische Schritte: Unter der Wirkung von Katalysatoren (wie Platin, Palladium usw.) und Wasserstoffgas wird das Zwischenprodukt 2 hydriert, um Dihydroethylen -Ingot oder seine Analoga zu erhalten.
Chemische Gleichung:
Intermediate -Produkt 2+ H2 → Dihydroethylen -Ingot (oder ähnlich)
5. Reinigung und Charakterisierung
Reinigung: Reinigen Sie das Produkt durch Methoden wie Rekristallisation und Säulenchromatographie.
Charakterisierung: Verwenden Sie Techniken wie Massenspektrometrie, Infrarotspektroskopie und nukleare Magnetresonanz, um das Produkt zu charakterisieren und seine Struktur und Reinheit zu bestätigen.
Dihydroethidium(DHE) ist eine fluoreszierende Sonde, die in der biologischen Forschung weit verbreitet ist. Die einzigartigen Fluoreszenzeigenschaften bieten ihm erhebliche Vorteile bei der Nachweis intrazellulärer reaktiver Sauerstoffspezies (insbesondere Superoxidanionen). Das Folgende ist eine detaillierte Einführung in die Fluoreszenzeigenschaften von Ethylen -Dihydrogen -Pergots:
Dihydroethylen selbst ist eine nicht fluoreszierende Verbindung, aber wenn sie in Zellen eintritt, kann es durch intrazelluläre Superoxidanionen (o ₂ ⁻) oxidiert werden, wodurch sich dadurch in Ethylen umgewandelt wird. Ethylenglykol ist eine fluoreszierende Verbindung, die an DNA und RNA binden kann. Wenn Dihydroethylenglykol zu Ethylenglykol oxidiert wird, wird es daher an Nukleinsäuren in Zellen binden und starke rote Fluoreszenz emittieren.
Die Fluoreszenzspektralmerkmale von Dihydroethyl -Pergots vor und nach der Oxidation haben eine signifikante Änderung der fluoreszenzspektralen Eigenschaften. Wenn nicht oxidiert wird, emittiert der Dihydroethyl -Idioten selbst keine Fluoreszenz. Wenn es zu Ethylenoxid oxidiert wird, liegt seine maximale Anregungswellenlänge normalerweise bei 488 nm oder 530 nm und die maximale Emissionswellenlänge bei etwa 610 nm. Dies macht es mit den Filtersystemen gemeinsamer Fluoreszenzmikroskope oder Durchflusszytometer kompatibel, was die Fluoreszenzbildgebung und die quantitative Analyse erleichtert.
Die Fluoreszenzintensität von Dihydroethylsulfat korreliert positiv mit dem Gehalt an intrazellulären Superoxidanionen. Wenn die Konzentration von intrazellulären Superoxidanionen zunimmt, wird mehr Dihydroethylendiamin zu Ethylendiamin oxidiert, das an Nukleinsäuren bindet und stärkere Fluoreszenzsignale abgibt. Durch Nachweis der Fluoreszenzintensität von Dihydroethylendiamin kann der Niveau der intrazellulären Superoxidanionen indirekt reflektiert werden.
Der durch die Kombination von Dihydroethylenglykol und Nukleinsäure gebildete Fluoreszenzkomplex hat eine hohe Stabilität und ist nicht leicht gebleicht oder enzymatisch hydrolysiert. Dies führt zu einer guten Fluoreszenzstabilität von Dihydroethylenglykol in langer - Term Bildgebung oder kontinuierliche Überwachungsexperimente, was für die genaue Bewertung der dynamischen Veränderungen von intrazellulären Superoxidanionen vorteilhaft ist.
Durch die Verwendung der Fluoreszenzeigenschaften von Ethylendiamin können Forscher Bildgebungstechniken wie Fluoreszenzmikroskopie oder Durchflusszytometrie verwenden, um die Spiegel der intrazellulären Superoxidanionen in der realen {- -Zeit zu überwachen und zu analysieren. Diese Methode hat die Vorteile einer hohen Empfindlichkeit, Spezifität und einem hohen - -durchsatz und bietet ein leistungsstarkes Werkzeug, um die Mechanismen reaktiver Sauerstoffspezies in der Zellphysiologie und Pathologie zu enthüllen.
Dihydroethidium (Dihydroethidium, DHE) ist in der Tat eine Zelle - durchlässige blaue fluoreszierende Sonde, die hauptsächlich zum Nachweis von Superoxid-Radikalanionen (O2-) in Zellen verwendet wird. Das Folgende ist das Prinzip der Erkennung und seiner Anwendungsfälle in der biologischen Forschung:
Erkennungsprinzip
DHE kann durch intrazelluläres Superoxidanion dehydrogeniert werden, um Ethidium (z. B. Ethidiumbromid) zu produzieren, nachdem sie durch lebende Zellen aufgenommen wurden. Ethidium kann an RNA oder DNA binden, um rote Fluoreszenz zu erzeugen. Wenn der intrazelluläre Superoxidanionenspiegel höher ist, wird mehr Ethidium produziert und die rote Fluoreszenz stärker; Umgekehrt ist es schwächer. Dies ermöglicht den Nachweis von Superoxidanionenspiegeln mit DHE. Gleichzeitig fluoresziert DHE selbst blau im Zytoplasma, bis es oxidiert ist, und wird dann in die zelluläre DNA eingefügt, wodurch der Kern ein hell fluoreszierendes Rot färbt.
Anwendungsbeispiele
Nachweis der ROS -Produktion im Lebergewebe: Lebergewebeschnitte werden mit DHE hergestellt und inkubiert. Die Abschnitte werden dann unter Verwendung eines Fluoreszenzmikroskops beobachtet, und der Prozentsatz von DHE - positive Zellen wird durch quantitative morphometrische Analyse berechnet, um die ROS -Produktion (reaktive Sauerstoffspezies) zu bewerten.
Um die Veränderungen in antioxidativen Enzymen und den Glutathion-Redox-Status von CD 34+ -Zellen in hypoxischen und normoxischen Zuständen zu untersuchen: In dieser Studie wurde Superoxid O2 - unter Verwendung von DHE markiert und dann durch Up-Flow getestet. Die Ergebnisse zeigten, dass der Sauerstoffgehalt einen Einfluss auf die Erzeugung von Superoxid und Peroxid hatte, wobei eine höhere Rate der Peroxidgenerierung im normoxischen Zustand.
Die oben genannten Prinzipien und Anwendungsfälle zeigen, dass DHE als Superoxid -Anionen -Fluoreszenzsonde eine Vielzahl von Anwendungen im Bereich der biologischen Forschung aufweist. Es kann nicht nur verwendet werden, um den Niveau des oxidativen Stresses in Zellen zu bewerten, sondern auch eine wichtige Grundlage für den Mechanismus der Krankheiten und die Entwicklung von Antioxidationsmittel zu bilden.
Grenzen in der Forschung
► Design von radioaktivem - gekennzeichneten Sonden
Um die in vivo dynamische Verfolgung von Superoxid zu aktivieren, entwickelten die Forscher ein ¹¹c - mit dem DHE -Ableitungen gekennzeichnet. Durch die Minimierung struktureller Modifikationen (Einführung eines Bromatoms nur am Benzolring) wurden die chemischen und biologischen Eigenschaften von DHE erhalten. Die PET -Bildgebung ergab, dass diese Sonde im Vergleich zu einem gesunden Gewebe eine vierfache höhere Aufnahme des ischämischen Myokards aufwies und eine signifikante Korrelation mit der DHE -Fluoreszenzintensität zeigte (r =0.92, P.<0.001), thereby providing a novel tool for early diagnosis of cardiovascular diseases.
► Entwicklung von Mitochondrien - gezielte Sonden
Um die Notwendigkeit eines mitochondrialen Superoxid -Nachweiss zu befriedigen, synthetisierten Forscher Mitosox Red (eine Mitochondrien - lokalisiertes Analogon von DHE). Diese Sonde zielt Mitochondrien über eine Triphenylphosphineinheit ab, wobei sein Oxidationsprodukt orange - rote Fluoreszenz (510/580 nm) emittiert. In Parkinson -Krankheitsmodellen ergab der mitochondriale Superoxidkonzentrationen in Substantia -Nigra -dopaminergen Neuronen im Vergleich zu den normalen Spiegeln, die früher als apoptotische Marker erschienen. Dies liefert einen Biomarker für eine frühzeitige Intervention bei neurodegenerativen Erkrankungen.
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