背景：前列腺癌是老年男性好发的肿瘤之一。在临床中大多数患者确诊为前列腺癌时已处于中晚期，失去了完全治愈的机会。目前前列腺癌的筛查诊断主要依据血清PSA检测和直肠指检，但是上述检测方法具有明显的局限性。因此寻找可以早期诊断前列腺癌的新型生物标志物成为了迫切的需求。锌和铜离子与前列腺癌发生发展的关系为早期诊断前列腺癌提供了新的方法。通过比较前列腺正常上皮细胞和前列腺癌细胞对于锌、铜离子富集能力的差异，则可区分正常细胞和癌细胞，从而达到早期诊断前列腺癌的目的。利用荧光探针技术检测生物体内金属离子成为了近些年的研究热点，可视化检测的优点让此技术非常适合应用于医学研究与疾病诊断。目前已有多种类型性能表现良好的荧光探针被相继报道，其中尤以多肽类探针表现最为引人注目。
　　目的：本文依据不同原理设计了可特异性检测锌和铜离子的多肽荧光探针，旨在利用多肽探针成像检测前列腺正常上皮细胞和前列腺癌细胞内锌、铜离子的含量，通过对比细胞之间富集锌、铜离子能力的差异，从而实现前列腺癌的早期诊断。
　　方法：1.利用固相合成法合成基于多肽的锌离子探针L、H2L和铜离子探针DP5；2.通过荧光光谱检测探针对目标离子的选择性和它的抗干扰能力；3.采用荧光滴定和Job工作曲线法研究探针与目标离子的结合模式；4.通过对探针进行pH响应、细胞毒性、检测的可逆性和响应时间等的测定来评估其应用于生物体内目标离子检测的潜力；5.通过实时定量PCR和蛋白免疫印迹的方法验证锌和铜离子相关转运体基因和调控基因在细胞系中的表达情况；6.利用探针对前列腺癌细胞和前列腺正常上皮细胞内的目标离子进行成像检测，通过对比荧光强度来区分癌细胞和正常细胞，从而验证探针应用于前列腺癌早期诊断的可行性。
　　结果：1.成功设计并合成了可检测锌离子的探针L和H2L、可检测铜离子的探针DP5并且基于DP5-Cu2+的配合物实现了对硫化氢的检测；2.荧光光谱法测定结果表明探针L和H2L能够靶向识别锌离子并且具有良好的抗干扰能力；探针DP5能够靶向识别检测铜离子并且检测不受其余金属离子的干扰；基于DP5-Cu2+的配合物可特异性检测硫化氢而对其它阴离子基团无明显的荧光响应；3.荧光滴定和Job工作曲线结果表明探针L与Zn2+结合模式为1:1；H2L与Zn2+结合模式为2:1，并且通过理论计算获得了H2L和L-Zn-L的最优结构；DP5与Cu2+结合模式为2:1，理论计算获得了DP5和DP5-Cu-DP5的优化结构；4.pH响应、细胞毒性和响应时间测定结果表明探针L、H2L和DP5具有可快速检测、不受生物体内环境pH影响和低细胞毒性的优点，而且H2L和DP5还具有可重复检测目标离子的优点；5.RT-PCR和Westernblot结果显示锌转运体ZIP1基因在前列腺癌细胞的表达明显低于前列腺正常上皮细胞(P＜0.05)，铜转运蛋白调控基因Ctr1在前列腺癌细胞的表达明显高于前列腺正常上皮细胞(P＜0.05)，为细胞成像提供了重要的理论依据；6.细胞成像研究结果说明探针L和H2L能够靶向识别细胞内锌离子，并且可准确定量；探针DP5能够特异性识别细胞内铜离子，实现铜离子含量的准确定量；通过区分前列腺癌细胞和正常上皮细胞富集Zn2+和Cu2+能力的差异实现了对于前列腺癌细胞的准确识别，为早期诊断前列腺癌提供了新的手段；基于DP5-Cu2+的配合物还可实现细胞内硫化氢的检测。
　　结论：1.Zn2+和Cu2+具有成为前列腺癌早期诊断生物标志物的潜力；2.我们所设计的探针L、H2L可特异的靶向识别细胞内锌离子，探针DP5可实现细胞内铜离子和硫化氢的检测；3.探针L、H2L和DP5有望成为新型早期诊断前列腺癌的工具；4.在体外研究中我们发现前列腺癌的进展可能与癌细胞内锌铜含量的变化具有密切的联系。