一种快速响应型近红外光电活性受体及其合成方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种快速响应型近红外光电活性受体及其制备方法与应用。其特征是以酰基硫脲为桥联基团将蒽醌和硅杂罗丹明螺内酰胺组合成快速响应型近红外光电活性受体，基于Hg

【技术实现步骤摘要】
一种快速响应型近红外光电活性受体及其合成方法与应用
本专利技术属于光电功能材料
，具体涉及一种快速响应型近红外光电活性受体及其合成方法与应用。
技术介绍
公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。重金属汞不会自然降解，是一种具有很强生理毒性的环境污染物。生物从环境中摄取汞，经过食物链的生物放大效应，进入人体蓄积，导致中枢神经系统、肾脏以及内分泌系统的疾病，严重威胁人类的健康。因此，快速、灵敏、高选择性监测Hg2+离子对环境保护及人类健康具有重要的意义。目前，荧光探针技术凭借其分析灵敏度高和易于实施细胞成像等特点而被广泛用于Hg2+离子的检测，尤其是发射波长在650-900nm范围的近红外荧光探针，用于活体检测或生物样品分析具有更大的优势，原因在于生物样品在此波长范围内的光吸收及自发荧光更弱，使分析检测免受背景荧光的干扰。此外，近红外光的能量更低，可减少对生物组织的光损伤。因此，具有更好的应用前景。硅杂罗丹明的发射波长位于650-720nm，是构建近红外荧光探针的理想光信号平台。基于硅杂罗丹明的荧光探针不仅具有满足生物样品检测要求的近红外光谱特性、背景荧光干扰更小，而且其螺环“开-关”控制对pH的敏感性更低，更适用于生物体系进行细胞成像分析(Zhao,M.；Guo,Y.-S.；Xu,W.-N.；Zhao,Y.-F.；Xie,H.-Y.；Li,H.-J.；Chen,X.-F.；Zhao,R.-S.；Guo,D.-S.Trend.Anal.Chem.2020,122,115704(1-24))。显然，开发基于硅杂罗丹明的新型近红外荧光探针，对生态环境和生物体系中特定目标底物的高效、安全检测具有非常重要的意义。近年来，人们基于硅杂罗丹明设计合成了几种对Hg2+离子具有选择性识别的近红外荧光探针((1)Wang,T.；Zhao,Q.-J.；Hu,H.-G.；Yu,S.-C.；Liu,X.；Liu,L.；Wu,Q.-Y.Chem.Commun.2012,48,8781-8783.(2)Zhao,M.；Guo,Y.-S.；Xu,W.-N.；Zhao,Y.-F.；Xie,H.-Y.；Li,H.-J.；Chen,X.-F.；Zhao,R.-S.；Guo,D.-S.Trend.Anal.Chem.2020,122,115704(1-24).(3)Zhao,M.；Guo,Y.-S.；Fu,G.-D.；X.,A.-Q.；Shao,Q.-H.；Wang,Q.；Guo,D.-S.Spectrochim.ActaPartA2021,248,119252(1-8)。然而，这些探针对目标底物的检测很难达到即时响应的水平，限制了此类近红外荧光探针在细胞及活体成像方面的应用效果。因此，亟需开发快速响应型近红外荧光探针，更好应用于环境和生物分析。
技术实现思路
针对现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种快速响应型近红外光电活性受体及其制备方法与应用，其特征是以酰基硫脲为桥联基团将蒽醌与硅杂罗丹明螺内酰胺组合成快速响应型近红外光电活性受体，基于Hg2+离子特异性脱硫环化反应，开启硅杂罗丹明螺内酰胺环，实现了对水相中Hg2+离子的多模式高灵敏度特异性检测。该近红外光电活性受体不仅具有高灵敏度专一识别Hg2+离子的特点，而且具有对Hg2+离子即时响应的性能，应用前景广阔。为了实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：第一方面，本专利技术提供一种快速响应型近红外光电活性受体，其结构式如下：第二方面，本专利技术提供上述快速响应型近红外光电活性受体的制备方法，包括硅杂罗丹明螺内酰肼与蒽醌-2-甲酰基异硫氰酸酯经过加成反应，生成所述近红外光电活性受体的步骤。第三方面，提供上述快速响应型近红外光电活性受体在检测水相或活体细胞或活体动物中Hg2+离子的应用。第四方面，提供一种利用所述快速响应型近红外光电活性受体在检测活体细胞或活体动物中Hg2+离子浓度变化的方法，包括如下步骤：(1)将活体细胞或活体动物先用上述快速响应型近红外光电活性受体孵育，然后用不同浓度的HgCl2水溶液继续孵育，并进行荧光共聚焦成像分析；(2)通过测量或比较活体细胞或活体动物中荧光强度的改变程度来确定Hg2+离子的浓度。与现有技术相比，本专利技术的以上一个或多个技术方案取得了以下有益效果：本专利技术基于Hg2+离子的亲硫本质，设计酰基硫脲兼作分子识别中心和桥联单元将硅杂罗丹明螺内酰胺与蒽醌精准连接，经一步加成反应构建了快速响应型近红外光电活性受体。该近红外光电活性受体实现了对Hg2+离子的多模式高灵敏度特异性检测，对Hg2+离子的最低检出限为6.7nM，尤其是蒽醌基团的引入使受体对Hg2+离子的检测达到了即时响应的效果，响应时间小于10s。此外，硅杂罗丹明的引入不仅使受体具备近红外荧光的特征，而且使其化学与生物稳定性更好，提升了受体对Hg2+离子检测的抗干扰能力，不受干扰离子和碱性环境的影响，检测pH范围更宽(pH4.17-14.0)，更适用于生命体系的荧光成像分析。因此，该近红外光电活性受体被成功用于活体细胞及斑马鱼中Hg2+离子的荧光成像分析。附图说明构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。图1为本专利技术实施例2基于实施例1制备的受体及其与不同待测离子作用的紫外-可见吸收光谱。图2为本专利技术实施例2基于实施例1制备的受体及其与不同待测金属离子作用的溶液颜色照片，图中编号1-21依次代表Li+,Na+,K+,Cs+,Mg2+,Ca2+,Sn2+,Pb2+,Cu2+,Ag+,Zn2+,Cd2+,Hg2+,Fe2+,Fe3+,Co2+,Ni2+,La3+,Ce3+,Nd+和Eu3+。图3为本专利技术实施例3基于实施例1制备的受体及其与不同浓度Hg2+离子作用的紫外-可见吸收光谱，其中，插图表示受体与Hg2+离子的浓度在不同比值下的Job’splot。图4为本专利技术实施例4基于实施例1制备的受体对Hg2+离子的响应时间。图5为本专利技术实施例5基于实施例1制备的受体及其与不同待测离子作用的荧光光谱。图6为本专利技术实施例6基于实施例1制备的受体及其与不同浓度Hg2+离子作用的荧光光谱，其中，插图表示681nm处不同浓度Hg2+离子的荧光发射光谱强度。图7为本专利技术实施例7基于实施例1制备的受体及其与1.0当量Hg2+离子作用的差分脉冲伏安谱。图8为本专利技术实施例8基于实施例1制备的受体在细胞内与不同浓度Hg2+离子作用前后的荧光成像。图9为本专利技术实施例9基于实施例1制备的受体在斑马鱼内与不同浓度Hg2+离子作用前后的荧光成像。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种快速响应型近红外光电活性受体，其特征在于：其化学结构式如下所示：/n

【技术特征摘要】
1.一种快速响应型近红外光电活性受体，其特征在于：其化学结构式如下所示：





2.权利要求1所述快速响应型近红外光电活性受体的制备方法，其特征在于：包括硅杂罗丹明螺内酰肼与蒽醌-2-甲酰基异硫氰酸酯经过加成反应，生成所述近红外光电活性受体的步骤。


3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：蒽醌-2-甲酰基异硫氰酸酯与硅杂罗丹明酰肼在有机溶剂中搅拌反应，反应结束后提取、洗涤、干燥、去除溶剂，将剩余物分离得到目标受体；
进一步的，所述有机溶剂为DMF、THF、乙醚中的一种或多种的混合物；
进一步的，反应的温度为0-30℃，反应的时间为1-3h；
进一步的，反应过程中，还包括采用薄层层析跟踪反应进程。


4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：采用二氯甲烷、乙醚或THF对反应液进行提取，得提取液。


5.权利要求4所述的制备方法，其特征在于：将提取液用饱...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭佃顺，赵梅，卢小帆，刘团伟，李淑萍，
申请(专利权)人：山东师范大学，
类型：发明
国别省市：山东;37