一种邻菲罗啉钌配合物双光子吸收材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种邻菲罗啉钌配合物双光子吸收材料及其制备方法，其中邻菲罗啉钌配合物双光子吸收材料的结构式为：本发明专利技术双光子吸收材料具有低毒性、生物相容性、靶向线粒体DNA，能应用于活体细胞的双光子显微成像的邻菲罗啉钌配合物及其合成方法。

【技术实现步骤摘要】
一、
本专利技术涉及一种双光子吸收材料及其制备方法，具体地说是一种邻菲罗啉钌配合物双光子吸收材料及其制备方法。本专利技术双光子吸收材料具有低毒性、生物相容性、靶向线粒体DNA，能应用于活体细胞的双光子显微成像的邻菲罗啉钌配合物及其合成方法。二、
技术介绍
细胞内的脱氧核糖核酸(DNA)主要分布在细胞核和线粒体中，是染色体的主要组成成分，同时也是组成基因的材料，DNA主要是遗传物质。其中，线粒体是一种存在于大多数细胞中的由两层膜包被的细胞器，是细胞中制造能量的结构，是细胞进行有氧呼吸的主要场所，是一种半自主性细胞器。线粒体DNA可以编码多种RNA和多肽，参与蛋白质的合成、转录和复制。研究表明线粒体的DNA与一些母系遗传的病症有着密切的联系。随着双光子吸收材料的发现，双光子显微成像技术在生物成像应用领域已经成为一个重要的工具，主要是由于双光子技术使用的是长波激发(近红外)，具有激发能量低、波长长、穿透性强和光损伤小等特点。双光子成像技术的快速发展，更加激发了人们对生物体内各种遗传信息的研究兴趣。近年来，重金属配合物双光子发光材料备受瞩目，因为它具有大的斯托克斯位移、较好的光稳定性、长的荧光寿命和多种激发态等特点。2009年，Barton(J.Am.Chem.Soc.,2009,131,8738-8739)等报道了一个具有膜穿透性的Ru配合物，该探针可以作用在细胞核。同年，Martin(Nat.Chem.,2009,662-667)等报道了一个双核Ru配合物，它与DNA有很强的结合能力，可以很好地作用在细胞核，具有良好的生物亲和性和低毒性。申请人对本申请的主题进行了如下的文献检索：1、xueshu.baidu.com网检索结果：(2016/2/19)2、中国期刊网检索结果：检索方式一：篇名-靶向线粒体DNA探针：无相关文献。篇名-具有靶向线粒体DNA功能的邻菲罗啉钌配合物双光子吸收材料及其制备方法：无相关文献。检索方式二：全文-靶向线粒体DNA探针：无相关文献。全文-具有靶向线粒体DNA功能的邻菲罗啉钌配合物双光子吸收材料及其制备方法：无相关文献。三、
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种邻菲罗啉钌配合物双光子吸收材料及其制备方法，所要解决的技术问题是通过分子设计遴选合适的配体以合成可以靶向线粒体DNA的双光子荧光探针。本专利技术双光子吸收材料具有低毒性、生物相容性、靶向线粒体DNA，能应用于活体细胞的双光子显微成像的邻菲罗啉钌配合物及其合成方法。本专利技术邻菲罗啉钌配合物双光子吸收材料的结构式为：本专利技术邻菲罗啉钌配合物双光子吸收材料的制备包括如下步骤：1、配体HL的合成称取1.09g(3.5mmol)己基吩噻嗪单醛，0.74g(3.5mmol)邻菲罗啉双酮，5.75g(74.5mmol)乙酸铵和75mL冰乙酸，放入250mL圆底烧瓶中，在120℃下回流反应4h，反应结束后冷却至室温，将反应液倒入冰水混合物中，用饱和碳酸钾水溶液调pH至7，二氯甲烷萃取，旋干二氯甲烷，甲醇和二氯甲烷重结晶(甲醇和二氯甲烷的体积比为20:1)，得黄色固体1.30g即为配体HL，产率74％。2、目标分子HLRu(phen)2(PF6)2的合成在50mL的圆底烧瓶中加入0.125g(0.25mmol)配体HL，加入15mL乙醇使配体HL溶解，随后加入0.133g(0.25mmol)Ru(phen)2Cl2(溶解于少量乙醇中加入)，在N2保护下回流搅拌反应12h，然后冷却至室温，溶液呈透明的红色溶液，蒸出大部分乙醇，随后滴加饱和的六氟磷酸铵水溶液，有橘色固体析出，常温搅拌1h，抽滤，得橘红色固体，烘干，用少量乙腈溶解，过滤，得红色溶液，柱层析(二氯甲烷：甲醇＝50:1，v/v)分离，得红色晶体0.11g即为目标产物，产率37％。合成路线如下所示：3、目标分子HLRu(phen)2(PF6)2的生物学研究在活细胞共聚焦成像中，低浓度(10μmol)的目标分子HLRu(phen)2(PF6)2与人类肝癌细胞HepG2共培养30分钟，通过双光子激光共聚焦显微镜观察，展示出了异常出色的细胞通透性和摄取性。进一步荧光共定位结果表明，目标分子不仅可以作用在线粒体部位，而且可以识别线粒体中的DNA。这一发现与在细胞外的一系列荧光光谱实验结果吻合。配体的性质与细胞的靶向特性也有密切关系。本专利技术以具有较高的反应活性、强的配位能力和良好的生物相容性的邻菲罗啉作为配位基团，与具有较好光电功能材料的己基吩噻嗪单醛反应，简洁高效地制备了具有π共轭体系的邻菲罗啉衍生物HL，以邻菲罗啉作为第二配体，合成了目标分子Ru配合物HLRu(phen)2(PF6)2。研究结果表明，该目标分子在750nm左右具有较大的双光子吸收截面和良好的细胞亲和性，能够定位在线粒体中，与DNA有较强的结合能力，且能够安全地用于活体细胞显微成像，使之在生命科学领域具有广阔的应用前景。与已有技术相比，本专利技术的有益效果体现在：1、本专利技术合成的钌配合物HLRu(phen)2(PF6)2是一类光学性质优良、生物相容性好的双光子吸收材料，原料易得，成本低，合成步骤简单，溶解性好，使其商业化成为可能。2、由于钌的无毒、己基链的脂溶性和吩噻嗪邻菲罗啉的生物相容性，本专利技术合成的钌配合物是一种高效、低毒、生物相容性的生物显影探针。3、本专利技术所使用的双光子激发波长在750nm，处在近红外区，具有激发能量低、穿透性强、光损伤小等特点。4、本专利技术合成的钌配合物HLRu(phen)2(PF6)2，是一种可以靶向线粒体DNA的双光子荧光探针。不存在类似可利用的商业生物荧光探针，具有较强的商业价值。四、附图说明图1是用四种方法检测目标分子钌配合物HLRu(phen)2(PF6)2与DNA的结合模式。测试所用溶剂为Tris-HCl缓冲溶液(pH＝7.41)。其中a是目标分子与DNA相互作用的紫外可见吸收光谱图，从图中可以看出，随着DNA的增多，紫外谱图上出现明显的减色效应；b是目标分子与溴化乙锭的竞争实验的荧光光谱图，随着目标分子的加入，出现了荧光减弱现象，说明目标分子取代了溴化乙锭插入了DNA中；c是粘度实验图，随着目标分子的加入，粘度增加；d是圆二色谱图，随着目标分子的加入，DNA的两个峰发生了明显的变化。上述四个实验结果可以说明目标分子与DNA有较强的结合能力，并以插入模式进入DNA。图2是目标分子HLRu(phen)2(PF6)2与肝癌细胞的双光子共聚焦成像图。与HepG2细胞共培本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种邻菲罗啉钌配合物双光子吸收材料，其特征在于其结构式为：

【技术特征摘要】
1.一种邻菲罗啉钌配合物双光子吸收材料，其特征在于其结构式为：
2.一种权利要求1所述的邻菲罗啉钌配合物双光子吸收材料的制备方法，其特征在于
包括如下步骤：
(1)配体HL的合成
称取3.5mmol己基吩噻嗪单醛，3.5mmol邻菲罗啉双酮，74.5mmol乙酸铵和75mL冰乙酸，
放入250mL圆底烧瓶中，在120℃下回流反应4h，反应结束后冷却至室温，将反应液倒入冰水
混合物中，用饱和碳酸钾水溶液调pH至7，二氯甲烷萃取，旋干二氯甲烷，甲醇和二氯甲烷重
结晶，得黄色...

【专利技术属性】
技术研发人员：田肖和，王慧，吴杰颖，田玉鹏，周虹屏，李胜利，李飞，郁建华，
申请(专利权)人：安徽大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34