Diidroetidio, CAS numero 104821-25-2, formula molecolare C21H21N3, con un peso molecolare accurato di 315,41, è un composto importante con ampie applicazioni biologiche. Di solito appare come una polvere cristallina fine che va dal rosa al viola. Questo colore unico rende facile da riconoscere in laboratorio e fornisce uno sfondo fluorescente naturale per il suo uso come sonda fluorescente. Nella ricerca chimica e biologica, viene spesso usato come sonda per rilevare specie reattive di ossigeno, specialmente nella rilevazione di anioni superossido intracellulari, che mostra un'efficacia estremamente elevata. Questo colorante può entrare liberamente cellule e disidrogenato per formare bromuro di etidio. Questa sonda è stata ampiamente utilizzata nelle cellule NK e come un colorante importante per identificare la proliferazione cellulare e l'ipossia nei tumori.
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Formula chimica |
C56H92O29 |
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Messa esatta |
1229 |
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Peso molecolare |
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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Analisi elementare |
C, 54.71; H, 7.54; O, 37.74 |
Diidroetidio, come una sonda fluorescente blu che può penetrare nelle cellule, svolge un ruolo importante nei campi di biologia e medicina. Le sue proprietà uniche di fluorescenza consentono di rilevare i livelli di anioni di superossido (O2-) all'interno delle cellule, rivelando così i meccanismi delle specie reattive dell'ossigeno nella fisiologia cellulare e nella patologia.
1. Imaging cellulare
Il diidroetilene, come sonda fluorescente, può entrare nelle cellule e legarsi al DNA, emettendo fluorescenza rossa. Pertanto, è ampiamente utilizzato nella tecnologia di imaging cellulare per monitorare lo stato redox all'interno delle celle nel tempo reale -. Attraverso attrezzature come la microscopia a fluorescenza o la citometria a flusso, i ricercatori possono osservare la distribuzione e i cambiamenti della diidroetilendiammina nelle cellule, comprendendo così lo stato redox delle cellule negli stati fisiologici o patologici.
2. Rilevazione dello stato redox
Le proprietà di fluorescenza del lingotto di diidrogeno di etilene lo rendono uno strumento ideale per rilevare lo stato redox. All'interno delle cellule, la diidroetilendiammina può essere ossidata dagli anioni di superossido per formare etilendiammina, che quindi si lega al DNA ed emette fluorescenza rossa. Pertanto, rilevando l'intensità di fluorescenza della diidroetilenediamina, il livello di anioni superossido intracellulari può essere riflesso indirettamente, valutando così lo stato redox delle cellule. Questo metodo di rilevamento presenta i vantaggi di elevata sensibilità, specificità e throughput - elevato, fornendo un potente strumento per studiare i cambiamenti dinamici dello stato redox cellulare.
3. Ricerca tumorale
Il diidroetilene ha una vasta gamma di applicazioni nella ricerca sul tumore. A causa degli alti livelli redox delle cellule tumorali, la diidroetilendiammina può fungere da marcatore tumorale efficace per la diagnosi precoce e la valutazione terapeutica dei tumori. Inoltre, la diidroetilendiammina può anche essere utilizzata per studiare i processi biologici della proliferazione delle cellule tumorali, dell'apoptosi e dell'invasione, fornendo importanti indizi per rivelare i meccanismi di presenza e sviluppo del tumore.
4. Screening del farmaco
La diidroetilendiamina svolge anche un ruolo importante nello screening della droga. Molti farmaci, pur esercitando effetti terapeutici, hanno anche un impatto sullo stato redox delle cellule. Pertanto, rilevando l'intensità di fluorescenza della diidroetilenediamina, è possibile valutare l'impatto dei farmaci sullo stato redox cellulare e possono essere screti i potenziali farmaci terapeutici. Inoltre, la diidroetilendiammina può anche essere utilizzata per studiare il meccanismo di interazione tra farmaci e cellule tumorali, fornendo un forte supporto per lo sviluppo dei farmaci e l'applicazione clinica.
5. Valutazione della biosicurezza
Il diidroetilene può anche essere utilizzato nel campo della valutazione della biosicurezza. Sotto l'influenza di inquinanti e tossine ambientali, lo stato redox delle cellule può cambiare. Riflettendo l'intensità di fluorescenza della diidroetilendiammina, è possibile valutare l'impatto di queste sostanze sullo stato redox cellulare, valutando così la loro sicurezza biologica. Questo metodo ha un grande significato per valutare i potenziali rischi degli inquinanti ambientali e garantire la salute umana.
Le fasi dettagliate e le corrispondenti equazioni chimiche per la sintesi diDiidroetidioIn laboratorio sono presenti un processo che coinvolge la sintesi chimica organica.
1. Preparazione di materie prime
Materiali di partenza: scegli un materiale di partenza adatto, che può essere un composto contenente un anello di benzene e un gruppo amminico.
Solventi e catalizzatori: selezionare solventi appropriati (come etanolo, metanolo, ecc.) E catalizzatori (come catalizzatori di metalli di transizione) in base al tipo di reazione.
2. Reazione del primo passo: introduzione e modifica dell'anello di benzene
Tipo di reazione: reazione di sostituzione o reazione di accoppiamento di idrocarburi aromatici.
Passaggi specifici: sotto l'azione di un catalizzatore, il materiale di partenza viene reagito con l'anello di benzene appropriato che introduce reagenti (come acido fenilboronico, benzene alogenato, ecc.) Per introdurre una struttura ad anello di benzene.
Equazione chimica: a causa della struttura sconosciuta di reagenti e prodotti specifici, la formula generale viene utilizzata qui per rappresentare:
Materiale di partenza+Anello di benzene Reagente Introduzione → Prodotto intermedio 1
3. Reazione del secondo passaggio: introduzione o modifica dei gruppi amminici
Tipo di reazione: reazione di aminazione o reazione di sostituzione dell'ammina.
Passaggi specifici: in condizioni appropriate, reagire il prodotto intermedio 1 con reagenti di aminazione (come ammine, azidi, ecc.) Per introdurre o modificare i gruppi amminici.
Equazione chimica:
Prodotto intermedio 1+ Reagente di aminazione → Prodotto intermedio 2
4. Reazione del terzo passaggio: reazione di idrogenazione
Tipo di reazione: reazione di idrogenazione.
Passaggi specifici: sotto l'azione dei catalizzatori (come platino, palladio, ecc.) E idrogeno, il prodotto intermedio 2 viene idrogenato per ottenere il lingotto di diidroetilene o i suoi analoghi.
Equazione chimica:
Prodotto intermedio 2+ H2 → Diidroetilene lingot (o simile)
5. Purificazione e caratterizzazione
Purificazione: purificare il prodotto attraverso metodi come la ricristallizzazione e la cromatografia a colonna.
Caratterizzazione: utilizzare tecniche come la spettrometria di massa, la spettroscopia a infrarossi e la risonanza magnetica nucleare per caratterizzare il prodotto e confermarne la struttura e la purezza.
Diidroetidio(DHE) è una sonda fluorescente ampiamente utilizzata nella ricerca biologica. Le sue proprietà uniche di fluorescenza offrono vantaggi significativi nel rilevare le specie di ossigeno reattivo intracellulare (in particolare anioni superossido). Quella che segue è un'introduzione dettagliata alle proprietà di fluorescenza dei lingotti di diidrogeno etilene:
Il diidroetilene stesso è un composto non fluorescente, ma quando entra in cellule, può essere ossidato dagli anioni superossido intracellulari (O ₂ ⁻), convertindo così in etilene. Il glicole etilenico è un composto fluorescente che può legarsi al DNA e all'RNA. Pertanto, quando il diidroetilene glicole viene ossidato in glicole etilenico, si lega agli acidi nucleici nelle cellule ed emetterà una forte fluorescenza rossa.
C'è un cambiamento significativo nelle caratteristiche spettrali di fluorescenza dei lingotti diidroetilici prima e dopo l'ossidazione. Se non ossidato, il lingotto di diidroetil stesso non emette fluorescenza. Quando è ossidato all'ossido di etilene, la sua lunghezza d'onda di eccitazione massima è di solito circa 488 nm o 530nm e la sua lunghezza d'onda massima di emissione è di circa 610 nm. Ciò lo rende compatibile con i sistemi di filtro di microscopi di fluorescenza comuni o citometri a flusso, facilitando l'imaging a fluorescenza e l'analisi quantitativa.
L'intensità di fluorescenza del diidroetil solfato è correlata positivamente con il livello di anioni superossido intracellulari. Quando la concentrazione di anioni di superossido intracellulare aumenta, più diidroetilendiammina viene ossidata in etilendiammina, che si lega agli acidi nucleici ed emette segnali di fluorescenza più forti. Pertanto, rilevando l'intensità di fluorescenza della diidroetilenediamina, il livello di anioni superossido intracellulari può essere riflesso indirettamente.
Il complesso fluorescente formato dalla combinazione di diidroetilene glicole e acido nucleico ha un'elevata stabilità e non è facilmente sbiancato o idrolizzato enzimaticamente. Ciò si traduce in una buona stabilità di fluorescenza del diidroetilene glicole in lunghi esperimenti di imaging a termine - o di monitoraggio continuo, che è benefico per valutare accuratamente i cambiamenti dinamici degli anioni di superossido intracellulare.
Utilizzando le proprietà di fluorescenza dell'etilendiammina, i ricercatori possono utilizzare tecniche di imaging come la microscopia a fluorescenza o la citometria a flusso per monitorare e analizzare i livelli di anioni di superossido intracellulare in tempi reali -. Questo metodo presenta i vantaggi di elevata sensibilità, specificità e throughput - elevato, fornendo un potente strumento per rivelare i meccanismi delle specie reattive dell'ossigeno nella fisiologia cellulare e nella patologia.
Diidroethidium (diidroethidio, dhe) è effettivamente una cella - sonda fluorescente blu permeabile che viene utilizzata principalmente per rilevare l'anione radicale superossido (O2-) nelle cellule. Quello che segue è il principio del suo rilevamento e dei suoi casi di applicazione nella ricerca biologica:
Principio di rilevamento
Il DHE può essere disidrogenato dall'anione superossido intracellulare per produrre etidio (ad es. Bromuro di etidio) dopo essere stato ingerito dalle cellule viventi. L'etidio può legarsi all'RNA o al DNA per produrre fluorescenza rossa. Quando il livello di anione superossido intracellulare è più elevato, viene prodotto più etidio e la fluorescenza rossa è più forte; Al contrario, è più debole. Ciò consente il rilevamento di livelli di anione superossido con DHE. Allo stesso tempo, lo stesso fluorescente blu nel citoplasma fino a quando non viene ossidato, e quindi verrà inserito nel DNA cellulare, colorando il nucleo un rosso fluorescente luminoso.
Esempi di applicazioni
Rilevazione della produzione di ROS nel tessuto epatico: le sezioni del tessuto epatico sono preparate e incubate con DHE. Le sezioni vengono quindi osservate usando un microscopio a fluorescenza e la percentuale di cellule positive - viene calcolata mediante analisi morfometrica quantitativa per valutare la produzione di ROS (specie reattive dell'ossigeno).
Per esplorare i cambiamenti negli enzimi antiossidanti e lo stato redox di glutatione delle cellule CD 34+ in stati ipossici e normossici: in questo studio, il superossido O2 - è stato etichettato usando DHE e quindi analizzato per flow. I risultati hanno mostrato che il contenuto di ossigeno ha avuto un effetto sulla generazione di superossido e perossido, con un tasso più elevato di generazione di perossido nello stato normossico.
I principi di cui sopra e i casi di applicazione mostrano che DHE, come sonda fluorescente anionica superossido, ha una vasta gamma di applicazioni nel campo della ricerca biologica. Non può essere usato solo per valutare il livello di stress ossidativo nelle cellule, ma anche fornire una base importante per il meccanismo delle malattie e lo sviluppo di farmaci antiossidanti.
Frontiere nella ricerca
► Design di radioattivi - Sonde etichettate
Per abilitare il monitoraggio dinamico in vivo di superossido, i ricercatori hanno sviluppato un derivato DHE con ¹¹c -. Riducendo al minimo le modifiche strutturali (introducendo un atomo di bromo solo sull'anello di benzene), sono state conservate le proprietà chimiche e biologiche di DHE. L'imaging per animali<0.001), thereby providing a novel tool for early diagnosis of cardiovascular diseases.
► Sviluppo di mitocondri - Sonde mirate
Per rispondere alla necessità di rilevamento del superossido mitocondriale, i ricercatori hanno sintetizzato il rosso mitosox (un mitocondria - analogo localizzato di DHE). Questa sonda prende di mira i mitocondri attraverso una porzione di trifenilfosfina, con il suo prodotto di ossidazione che emette arancioni - fluorescenza rossa (510/580 nm). Nei modelli di malattia di Parkinson, il rilevamento rosso mitosox ha rivelato che le concentrazioni di superossido mitocondriale nei neuroni dopaminergici di sostantia nigra erano elevate di cinque volte rispetto ai livelli normali, che apparivano prima dei marcatori apoptotici. Ciò fornisce un biomarcatore per l'intervento precoce nelle malattie neurodegenerative.
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