퇴행성 뇌질환 연구를 위한 철 이온 감응형 이광자 형광 프로브 합성
- 주제(키워드) 이광자형광 , 철 이온 감응
- 주제(DDC) 621.042
- 발행기관 아주대학교
- 지도교수 서성은
- 발행년도 2023
- 학위수여년월 2023. 8
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 에너지시스템학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/ajou/000000033099
- 본문언어 한국어
- 저작권 아주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
초록/요약
철 이온 (Fe2+)은 체내에서 신경전달물질 합성, 미트콘드리아 기능 조절, 그리고 미엘린 (Myeline) 형성 등 중요한 역할을 하기 때문에, 철 이온 농도의 불균형은 아밀로이드 플라크 (Amyloid Plaques), 신경섬유매듭(Neurofibrillary Tangles) 형성에 관여하고 페롭토시스 (Ferrouptosis)를 야기하여 퇴행성 뇌질환과 밀접한 관계가 있는 것으로 보고된 바 있다. 아밀로이드 플라크와 신경섬유매듭는 각각 아밀로이드 베타 (Amyloid Beta, Aβ)와 τ 단백질이 축적되어 나타나는 것이며 페롭토시스는 최근에 발견된 세포사멸 형태 중 하나로 철에 의해 중재되는 새로운 세포사멸 메커니즘으로 전부 알츠하이머병과 밀접한 연관이 있다. 또한, 이 뿐만 아니라 철의 축적과 그에 따른 지질의 산화는 알츠하이머병, 파킨슨병, 헌팅턴병, 루게릭병, 프리드라이히 운동실조 등 다양한 퇴행성 뇌질환과의 연관을 보여주고 있다. 체내 철 농도를 관찰하는 것은 이러한 철의 불균형으로 인해서 야기되는 다양한 퇴행성 뇌질환 연구에 필수적이다. 생체 모니터링 방법으로는 자기공명영상 (Magnetic Resonance Imaging, MRI), 형광 이미징 (Fluorescence Imaging, FLI), 양전자 방출 단층촬영 (Positron Emission Tomography, PET), 단일광자단층촬영 (Single-Photon Emission Computed Tomography, SPECT), 컴퓨터 단층촬영 (Computed Tomography, CT) 등이 널리 쓰이고 있다. 이 중에서 FLI는 높은 감도의 이미지를 빠르고 쉽게 얻을 수 있다는 장점이 있다. 하지만 기존의 일광자현미경 (One-Photon Microscopy, OPM) 방법은 생체 조직에 대한 투과력이 낮아 조직의 표면 만을 관찰할 수 있다는 한계를 가지고 있다. 반면에 파장이 길고 에너지가 낮은 광자 두 개를 이용하는 이광자현미경 (Two-Photon Microscopy, TPM) 방법은 투과력이 좋아 조직의 내부를 손상 없이 장시간에 걸쳐 관찰할 수 있다는 장점을 가지고 있어 FLI의 장점을 가지면서 OPM의 한계를 극복한 방법으로 주목을 받고 있다. 이광자프로브 (Two-Photon Probe, TP) 에는 다양한 종류가 있는데 본 연구에서는 6-(benzo[d]thiazol-2′-yl)-2-(methylamino)-naphthalene (BTDAN) 형광체를 접합한 프로브를 디자인했다. 본 연구의 타겟 분자는 철 이온에 반응해 특정 부분을 방출하는 철감응형트라이옥소레인 (Iron Sensing Trioxolane, IST) 부분, 이광자를 흡수해 형광을 방출하는 BTDAN 부분, 용해도 등을 조절하는 사슬 부분으로 구성되어 있다. 세 부분을 각각 합성하고 연결하는 수렴합성 (Convergent Synthesis) 전략으로 타겟 프로브를 합성하였다. 이 방식의 장점은 각 부분을 다른 분자로 치환해 연결함으로써 각 부분을 용이하게 편집할 수 있고 이로 인해 다양한 조합을 시도함으로써 최적의 분자를 찾아낼 수 있다는 것이다. 합성된 타겟 프로브는 체내 철 이온에 반응하여 TP인 BTDAN을 방출하며 이를 TPM으로 관찰함으로써 실시간으로 체내 철 이온 농도를 모니터링할 수 있다. 이를 통해 퇴행성 뇌질환 연구에 도움이 될 것으로 기대된다.
more목차
1. INTRODUCTION 1
2. RESULTS AND DISCUSSIONS 8
2-1. 3-Hydroxycyclohexan-1-one 합성 최적화 14
2-2. Griesbaum Coozonolysis 반응 최적화 16
2-3. Carbamate coupling 반응 19
3. Conclusion 26
4. Experiment Section 27
4-1. General Information 27
4-2. Experimental Procedure 28
5. References 53
