一种信号增强型近红外荧光探针及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种信号增强型近红外荧光探针，化学结构式如式(Ⅰ)所示：

Signal enhanced near infrared fluorescent probe, preparation method and application thereof

The present invention provides a signal enhanced near infrared fluorescent probe, which is shown in the chemical formula as shown in formula (I):

【技术实现步骤摘要】
一种信号增强型近红外荧光探针及其制备方法和应用
本专利技术涉及有机探针分子
，具体涉及一种信号增强型近红外荧光探针及其制备方法和应用。
技术介绍
硫醇(即，含巯基的化合物)在生命系统中起到非常重要的作用，例如，谷胱甘肽(GSH)可以维持细胞内的氧化还原、细胞内的信号转换等，半胱氨酸(Cys)可以作为细胞外的还原剂，合成蛋白质的决定性底物等。某些硫醇的水平与许多疾病(如牛皮癣、肝脏损伤、艾滋病)和癌症有直接关联，由于硫醇的作用很重要，开发和研究检测硫醇的探针具有重要的意义。荧光探针是有效检测生命体内硫醇的手段之一，相对于其他检测方法，使用荧光探针法进行硫醇检测具有灵敏度高、选择性好等优点，但目前大部分pH探针波长较短，不能避开组织自吸收和自荧光，背景干扰较强，部分stocks位移小，紫外吸收波谱和荧光光谱重叠较大，信噪比低，毒性较大，不能用于细胞和活体pH检测。而近红外荧光探针的最大吸收波长和发射波长为600～900nm，可避免背景干扰。因此，近红外荧光检测在生物样品分析中有明显的优越性。因此，设计合成具有大的Stokes位移、背景干扰少、能快速检测硫醇的近红外荧光探针非常有必要。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种信号增强型近红外荧光探针及其制备方法和应用。在硫醇存在下，所述信号增强型近红外荧光探针的激发、发射均在近红外光区，stocks位移较大、背景干扰少，对硫醇有较高的灵敏度、高选择性，同时探针的毒性低，对细胞和活体伤害较小，很适合用来进行生物体内硫醇的检测。本专利技术第一方面提供了一种信号增强型近红外荧光探针，其化学结构式如式(Ⅰ)所示：式(Ⅰ)中，X1为-S-或-Se-，R'为C1-12的亚烷基，X2为-C(CH3)2-、-O-、-S-或-Se-，R1和R2分别独立地选自H原子、C1-18烷基或如SO3R5所示的基团，其中，R5为C1-18烷基或苄基，R3和R4分别独立地选自C1-18烷基或苄基，Y为氟、氯、溴或碘。优选地，所述X1为-S-。优选地，所述R'为-CH2CH2-。优选地，所述X2为-C(CH3)2-。优选地，所述R1和所述R2均为H原子。优选地，所述R3和所述R4均为乙基。优选地，所述Y为碘。进一步优选地，所述X1为-S-，所述R'为-CH2CH2-，所述X2为-C(CH3)2-，所述R1和所述R2均为H原子，所述R3和所述R4均为乙基，所述Y为碘。本专利技术中所述信号增强型近红外荧光探针，基于荧光聚集淬灭原理，通过含二硫键或二硒键的连接体-NH-R'-X1-X1-R'-NH-(X1为-S-或-Se-)将两个近红外花菁类荧光染料分子连接形成，由于两个荧光分子的距离被拉近，表现出荧光猝灭；该探针中的二硫键或二硒键作为反应位点，当在硫醇分子存在下，硫醇会与之发生反应导致二硫键或二硒键锻炼，两个荧光基团分离，距离被拉远，从而使该探针的荧光大大增强。在硫醇分子存在下，该探针的最大发射波长在755nm，能有效避开组织自吸收和自荧光，最大激发为620nm，stocks位移高达135nm，背景干扰小、信噪比较高；同时，该探针的毒性低，在检测情况下，该探针的激发波长较长，位于近红外区域，对细胞和活体伤害较小，且穿透力强，由于该探针是基于荧光聚集淬灭原理，在硫醇分子存在下，荧光信号实现从无到有，信号变化非常明显，易于对硫醇进行定性、定量检测。本专利技术第一方面提供的所述信号增强型近红外荧光探针的stocks位移较大、背景干扰少，对硫醇有较高的灵敏度、高选择性，同时探针的毒性低，对细胞和活体伤害较小，很适合用来进行生物体内硫醇的检测。本专利技术第二方面提供了一种信号增强型近红外荧光探针的制备方法，包括以下步骤：(1)分别提供化学结构式如式(Ⅱ)的化合物以及如式(Ⅲ)所示化合物的盐酸盐或其硫酸盐：式中，X1为-S-或-Se-，R'为C1-12的亚烷基，X2为-C(CH3)2-、-O-、-S-或-Se-，R1和R2分别独立地选自H原子、C1-18烷基或如SO3R5所示的基团，其中，R5为C1-18烷基或苄基，R3和R4分别独立地选自C1-18烷基或苄基，Y为氟、氯、溴或碘；(2)将式(Ⅱ)所示的化合物与如式(Ⅲ)所示化合物的盐酸盐或其硫酸盐按照摩尔比为(1.5-4)：1的比例溶解在溶剂中，再加入缚酸剂，保护气体氛围下，在30-75℃下反应3-10h，提纯后得到信号增强型近红外荧光探针，所述信号增强型近红外荧光探针的化学结构式如式(Ⅰ)所示：式(Ⅰ)中，X1为-S-或-Se-，R'为C1-12的亚烷基，X2为-C(CH3)2-、-O-、-S-或-Se-，R1和R2分别独立地选自H原子、C1-18烷基或如SO3R5所示的基团，其中，R5为C1-18烷基或苄基，R3和R4分别独立地选自C1-18烷基或苄基，Y为氟、氯、溴或碘。优选地，所述X1为-S-。优选地，所述R'为-CH2CH2-。优选地，所述X2为-C(CH3)2-。优选地，所述R1和所述R2均为H原子。优选地，所述R3和所述R4均为乙基。优选地，所述Y为碘。进一步优选地，所述X1为-S-，所述R'为-CH2CH2-，所述X2为-C(CH3)2-，所述R1和所述R2均为H原子，所述R3和所述R4均为乙基，所述Y为碘。本专利技术中，所述如式(Ⅲ)所示化合物的盐酸盐或其硫酸盐，为如式(Ⅲ)所示化合物的盐酸盐形式，或如式(Ⅲ)所示化合物的硫酸盐形式。举例来说，当式(Ⅲ)中，所述X1为-S-，所述R'为-CH2CH2-时，式(Ⅲ)所示化合物的盐酸盐形式为(CAS号为：56-17-17，又称为胱铵二盐酸盐)；式(Ⅲ)所示化合物的硫酸盐形式为优选地，所述将式(Ⅱ)所示的化合物与如式(Ⅲ)所示化合物的盐酸盐或其硫酸盐按照摩尔比为(1.5-4)：1的比例溶解在溶剂中，再加入缚酸剂，具体为：将所述式(Ⅲ)所示化合物的盐酸盐或其硫酸盐和缚酸剂溶解在溶剂中，得到第一混合溶液，将所述式(Ⅱ)所示的化合物溶解在溶剂中，得到第二混合溶液，然后将所述第二混合溶液逐滴加入到第一混合溶液中。优选地，所述溶剂为N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、乙腈和甲醇的一种或多种。优选地，所述缚酸剂为三乙胺、N，N-二异丙基乙胺(DIPEA)或吡啶。优选地，所述缚酸剂与所述化学结构式如式(Ⅲ)的化合物的摩尔比为(1.2-2)：1。优选地，所述保护气体为氮气、氩气或氦气。优选地，所述提纯的方法为：反应结束后，旋蒸除去溶剂，并再加入二氯甲烷，采用湿法过硅胶柱，用二氯甲烷和甲醇的混合溶液进行梯度洗脱，除去溶剂，即得所述信号增强型近红外荧光探针。本专利技术第二方面提供的一种信号增强型近红外荧光探针的制备方法，该制备方法简单易操作。本专利技术第三方面提供了第一方面所述的信号增强型近红外荧光探针在检测硫醇中的应用。即，所述探针可以应用于制备硫醇检测、诊断或治疗的药物中。本专利技术中，所述硫醇包括含巯基的化合物，如谷胱甘肽，半胱氨酸，二硫苏糖醇和苯硫酚中的一种或多种，但不限于此。在硫醇分子存在下，该探针的最大发射波长在755nm，最大激发为620nm，stocks位移高达135nm，能有效避开组织自吸收和自荧光、背景干扰小、信噪比较高；同时，该探针的毒性低，在检测情况下，该探针的激发波长较长，位于近红外区域，对细胞和活体伤害较小，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种信号增强型近红外荧光探针，其特征在于，其化学结构式如式(Ⅰ)所示：

【技术特征摘要】
1.一种信号增强型近红外荧光探针，其特征在于，其化学结构式如式(Ⅰ)所示：式(Ⅰ)中，X1为-S-或-Se-，R'为C1-12的亚烷基，X2为-C(CH3)2-、-O-、-S-或-Se-，R1和R2分别独立地选自H原子、C1-18烷基或如SO3R5所示的基团，其中，R5为C1-18烷基或苄基，R3和R4分别独立地选自C1-18烷基或苄基，Y为氟、氯、溴或碘。2.如权利要求1所述的近红外荧光探针，其特征在于，所述X1为-S-，所述R'为-CH2CH2-。3.如权利要求1所述的近红外荧光探针，其特征在于，所述X2为-C(CH3)2-，所述R1和所述R2均为H原子，所述R3和所述R4均为乙基，所述Y为碘。4.一种信号增强型近红外荧光探针的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)分别提供化学结构式如式(Ⅱ)所示的化合物以及如式(Ⅲ)所示化合物的盐酸盐或其硫酸盐：式中，X1为-S-或-Se-，R'为C1-12的亚烷基，X2为-C(CH3)2-、-O-、-S-或-Se-，R1和R2分别独立地选自H原子、C1-18烷基或如SO3R5所示的基团，其中，R5为C1-18烷基或苄基，R3和R4分别独立地选自C1-18烷基或苄基，Y为氟、氯、溴或碘；(2)将式(Ⅱ)所示的化合物与如式(Ⅲ)所示化合物的盐酸盐或其硫酸盐按照摩尔比为(1.5-4)：1的比例溶解在溶剂中，再加入缚酸剂，保护气体氛围下，在30-75℃下反应3-10h，提纯后得...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡林涛，孟晓青，龚萍，张利，吕亚琳，吴亚运，郑明彬，盛宗海，陈驰，
申请(专利权)人：深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：广东,44