一种用于近红外成像的石斛多糖荧光标记物及其合成方法技术

本发明专利技术公开了一种用于近红外成像的石斛多糖荧光标记物及其合成方法，该用于近红外成像的石斛多糖荧光标记物具有如式(II)所示结构。本发明专利技术通过对石斛多糖衍生物的具体结构进行改进，得到可用于近红外成像的石斛多糖衍生物，并相应的对合成方法的整体工艺流程设计，各个步骤的反应条件及参数进行控制，使得到的石斛多糖衍生物尤其可作为石斛多糖荧光标记物用于近红外成像，可以有效解决天然植物多糖的体内外实验中经常需要对其进行标记示踪的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种用于近红外成像的石斛多糖荧光标记物及其合成方法
本专利技术属于多糖荧光标记物领域，更具体地，涉及一种用于近红外成像的石斛多糖荧光标记物及其合成方法。
技术介绍
多糖类化合物作为三类生物大分子之一，特别是天然大分子的植物多糖的结构和药理活性研究，一直是当前的研究领域的热点。由于其本身缺少易于检测的发光基团，空间结构复杂等因素，这对研究植物多糖造成较大困难。因此，在多糖类化合物的体内外实验中，经常需要对其进行标记示踪，以便能清楚地知道其在体内外的吸收分布和其药理活性的机制。根据国内外文献报道，很多采用放射性同位素对多糖进行标记，以追踪其生物学活性，并研究其分子机制。但是，由于其对人体存在不良反应，不便于应用。因而，人们利用荧光基团具有激发和发射波长的特点，采用荧光物质对多糖进行标记，从而常用的检测器就能检测或追踪多糖。与近红外荧光成像相比，无近红外荧光标记合成方法存在如下缺陷：1.无近红外荧光素极易吸收光子，在有光源的环境下容易发生淬灭；2.无近红外荧光素的激发波长一般都在400-600nm左右，不能对体内深部组织和活体组织进行成像。3.无近红外荧光素标记方法一般利用多糖的还原性末端羰基进行反应，这限制了多糖的反应结构位点。因此无近红外荧光素标记物不能很好以较高的灵敏度和特异性对体内的大分子进行跟踪和监测。近红外荧光成像已经广泛应用于临床之中，特别是在800nm的近红外荧光标记物已经在移植组织重建手术中的血管流量，视网膜血管造影，诊断视网膜脱离或黄斑变性等方面都有一定的应用。由于核素标记物成像具有潜在的健康危害，对环境不友好，且放射性化合物的合成和处置费用昂贵。对于一些半衰期相对较短的同位素来说，放射性衰变非常迅速，与之相比，近红外荧光标记物具有如下优点：1.近红外荧光标记物是一种低光子吸收的自荧光染料；2.它不仅可以在体内外获得有效的大分子成像，特别是在深部组织中，而且还能以较高的灵敏度和特异性对体内的大分子进行跟踪和监测；3.价格相对低廉，便于合成，易于排泄。石斛为兰科草本植物，已被中医用于减轻糖尿病、肥胖症、类风湿关节炎和许多其他疾病。其中石斛多糖为石斛的主要活性成分。由于石斛多糖结构中没有还原性末端羰基，它不能使用常规的标记方法利用多糖的还原性末端羰基进行反应。因此，开发一种用于近红外成像的石斛多糖荧光标记物的合成方法，有助于得到相应的荧光标记物，填补了石斛多糖无荧光标记物的空白，同时对石斛多糖在人体内过程和机制进行研究。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术的目的在于提供一种用于近红外成像的石斛多糖荧光标记物及其合成方法，其中通过对石斛多糖衍生物的具体结构进行改进，得到具有特定结构的石斛多糖衍生物，并相应的对合成方法的整体工艺流程设计，各个步骤的反应条件及参数(反应原料的种类及配比等)进行控制，使得到的石斛多糖衍生物尤其可作为石斛多糖荧光标记物用于近红外成像，可以有效解决天然植物多糖的体内外实验中经常需要对其进行标记示踪的问题，以及核素标记物成像具有潜在的健康危害、对环境不友好、且放射性化合物的合成和处置费用昂贵的问题。为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种用于近红外成像的石斛多糖荧光标记物，其特征在于，具有如式(II)所示结构：该式(II)中，n为110-330的整数。按照本专利技术的另一方面，本专利技术提供了合成上述用于近红外成像的石斛多糖荧光标记物的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将包括石斛多糖、巯基苯甲酸在内的原料用溶剂溶解得到混合物，接着在催化剂和保护性气体氛围中进行搅拌反应；反应完全后，向反应体系中加入乙醇至无沉淀产生，然后将该反应体系离心得到沉淀，接着再将沉淀用水溶解，透析冻干后得到中间体；S2、将所述中间体与Cy7.5-马来酰亚胺使用溶剂溶解混合，接着在保护性气体氛围下进行搅拌反应，反应完全后透析冻干，即可得到用于近红外成像的石斛多糖荧光标记物。优选的是，所述步骤S1中，所述中间体具有如式(I)所示结构：该式(I)中，n为110-330的整数。优选的是，该合成方法其合成路线如下所示：其中，n均为110-330的整数。优选的是，所述步骤S1中，所述巯基苯甲酸为对巯基苯甲酸、邻巯基苯甲酸、间巯基苯甲酸化合物中的至少一种。优选的是，所述步骤S1中，所述催化剂为1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐和4-二甲氨基吡啶；优选的，该催化剂中，1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐和4-二甲氨基吡啶两者的质量比为1：1-1：10。优选的是，所述步骤S1中，所述催化剂用量为所述巯基苯甲酸当量的1-10倍。优选的是，所述步骤S2中，所述Cy7.5-马来酰亚胺为所述中间体当量的0.1％-10％。优选的是，所述步骤S1中的所述溶剂与所述步骤S2中的所述溶剂，两者独立的选自DMF、DMSO、乙腈、丙酮以及THF中的任意一种。优选的是，所述步骤S1中的所述搅拌反应与所述步骤S2中的所述搅拌反应两者均是在25-50℃下进行的，反应时间均为12-24h；所述步骤S1中的所述透析与所述步骤S2中的所述透析两者均是采用900-3500Da的透析袋；所述步骤S1中的所述离心是在6000r/min-10000r/min的转速下进行的。通过本专利技术所构思的以上技术方案，与现有技术相比，由于对石斛多糖衍生物的结构进行控制，得到的具有式II所示结构的石斛多糖衍生物，尤其可作为石斛多糖荧光标记物用于近红外成像，其激发波长为680nm-1000nm，非常适用于近红外成像，即使在有可见光光源的环境下也不容易发生淬灭，并且能够对体内深部组织和活体组织进行成像，能够很好以较高的灵敏度和特异性对体内的大分子进行跟踪和监测。由于石斛多糖结构中没有还原性末端羰基，使用常规的标记方法利用多糖的还原性末端羰基进行反应无法得到相应的荧光标记物。因此，在本专利技术第一合成步骤中，利用石斛多糖上的二级羟基和苯甲酸进行反应，形成酯键，采用1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐和4-二甲氨基吡啶进行催化使得整个反应高效温和，同时保留了苯环上的巯基。在第二合成步骤中利用巯基和Cy-7.5马来酰亚胺反应，无需添加任何催化剂，就可以快速进行迈克尔加成，使得整个反应高效快捷。本专利技术采用新的合成方法有助于得到相应的荧光标记物，填补了石斛多糖无荧光标记物的空白，同时对石斛多糖在人体内过程和机制进行研究。综上，本专利技术中用于近红外成像的石斛多糖荧光标记物的合成方法，该方法操作简单，原料稳定易得，反应高效快速，所得的化合物结构新颖，在相关细胞中成像明显。附图说明图1是实施例1和2中的中间体I和石斛多糖荧光标记物II的核磁分析曲线。图2是实施例7中的石斛多糖傅里叶红外光谱分析曲线。图3是实施例7中的中间体I傅里叶红外光谱分析曲线。图4是实施例7中的石斛多糖荧光标记物II傅里叶红外光谱分析曲线。图5是实施例3中石斛多糖荧光标记物II在HepG2细胞荧光成像图。图6是实施例3中石斛多糖荧光标记物II在Hela细胞荧光成像图。图7是对比例中石斛多糖在HepG2细胞荧光成像图。其中，图5至图7中的标尺均对应50μm。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于近红外成像的石斛多糖荧光标记物，其特征在于，具有如式(II)所示结构：

【技术特征摘要】
1.一种用于近红外成像的石斛多糖荧光标记物，其特征在于，具有如式(II)所示结构：该式(II)中，n为110-330的整数。2.合成如权利要求1所述用于近红外成像的石斛多糖荧光标记物的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将包括石斛多糖、巯基苯甲酸在内的原料用溶剂溶解得到混合物，接着在催化剂和保护性气体氛围中进行搅拌反应；反应完全后，向反应体系中加入乙醇至无沉淀产生，然后将该反应体系离心得到沉淀，接着再将沉淀用水溶解，透析冻干后得到中间体；S2、将所述中间体与Cy7.5-马来酰亚胺使用溶剂溶解混合，接着在保护性气体氛围下进行搅拌反应，反应完全后透析冻干，即可得到用于近红外成像的石斛多糖荧光标记物。3.如权利要求2所述方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述中间体具有如式(I)所示结构：该式(I)中，n为110-330的整数。4.如权利要求2所述方法，其特征在于，该合成方法其合成路线如下所示：其中，n均为110-330的整数。5.如权利要求2所述方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述巯基苯甲酸为对巯基苯甲酸、邻巯基苯甲酸、间巯基苯甲酸化合物中的至少一...

【专利技术属性】
技术研发人员：王凯平，张玉，聂刚，王红静，汪汉香，刘亚鸽，吴止境，杨夏雯，程芳，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42