● 摘要
细胞内游离Ca2+ 作为细胞内的第二信使，在生物体中具有非常重要的作用，其作用几乎涉及到细胞的所有生理生化过程，如：细胞的胞吐、胞饮、神经递质释放、DNA合成、细胞分裂，乃至细胞的死亡等，因此，细胞游离钙含量及其时空分布和动态变化的研究已成为化学、生物学和医学研究中的一个非常重要的领域，也是现代分析化学重要的前沿研究热点之一。
自1982年，美籍华裔科学家、加利福尼亚大学的Tsien R Y等合成了第一代Ca2+ 荧光指示剂(也称Ca2+ 荧光探针)，据此而建立的Ca2+ 荧光探针法由于探针能在生理条件下快速、灵敏而高选择性的响应胞内Ca2+ 的瞬变，且其AM酯型可无损伤导入细胞，同时可采用先进的荧光显微成像分析技术，从而使测定活细胞内Ca2+ 浓度的方法取得了突破性的进展。其后该小组又设计并合成出了第二代和第三代Ca2+ 荧光探针。目前胞内游离钙的测定方法主要是应用Tsien等人合成的Quin-2、Indo-1、Fura-2及Fluo-3等Ca2+ 荧光探针，长期以来，人们利用Ca2+ 荧光探针法详细、系统地研究了Ca2+ 在生物体中发挥的重要作用，初步探明了其发挥第二信使作用的机制，为进一步了解生命现象做出了重要的贡献。但由于上述常用的Ca2+ 荧光探针或需要紫外光激发(如Quin-2、Indo-1、Fura-2)，导致细胞自身荧光干扰及光损伤严重；或与Ca2+结合前后荧光峰无位移 (如Fluo-3)，采用双波长比率法进行测定较为困难；特别是上述探针均不具有靶向性，难以进行亚细胞区域Ca2+的测定。这些探针自身存在的、无法克服的缺点和不足，使细胞游离Ca2+ 含量及其时空分布动态变化的研究方面仍存在一定的困难和障碍，故设计并合成新型整体性能优良的Ca2+ 荧光探针仍然是广大试剂合成工作者追求的目标。
本论文试图设计合成一种靶向性、长波激发的近红外新型细胞Ca2+ 荧光探针，并就此方面进行了一些有意义的探索和尝试。
本研究论文包括以下三个部分：
一. 细胞内游离Ca2+ 荧光探针研究进展(综述)
对目前常用的几种细胞钙荧光探针，特别针对钙荧光探针的合成研究及其性能和测定方法进行了较为详尽的综述，并在此基础上提出了拟进行的研究目标。
二. 新型细胞Ca2+ 荧光探针的合成研究
根据所确定的研究目标，设计了新型钙荧光探针的合成路线。实验中我们成功合成了一种Ca2+ 荧光探针制备过程中的十分重要的的中间体5,5’-diamino-BAPTA，并利用元素分析、红外光谱 ( FT – IR )和核磁共振 ( 1HNMR )等手段对产物进行了结构分析和表征，并与文献资料进行了对比和分析，证明了反应过程的可行性和正确性，同时也为合成其它相同类型的荧光探针积累了一定的经验。
三. Ca2+ 螯合物BAPTA / t-Bu 的合成研究
设计合成 Ca2+ 荧光探针的的关键步骤是根据探针分子、荧光发色团和酯的稳定性条件确定选用BAPTA的哪一种酯型来水解制备其游离酸。在第二章中，我们设计的新型Ca2+ 荧光探针合成路线中选用乙基酯型BAPTA ( BAPTA / Et ester )来水解制备探针分子的游离酸型，但实验证明在此水解条件下要么整个探针分子不稳定，要么荧光发色团不稳定，导致我们目标探针分子合成的失败（此部分内容本论文未予报道），故我们重新设计并成功合成了Ca2+ 荧光探针合成过程中的另一重要中间体叔丁酯型BAPTA ( BAPTA / t-Bu ester )。并利用元素分析、红外光谱 ( FT – IR ) 和核磁共振 ( 1HNMR ) 等手段对产物进行了结构分析和表征，证明了反应过程的可行性和正确性，同时也为合成其它相同类型的荧光探针积累了一定的经验。