本发明专利技术公开了一种基于萘醌触发基团的NQO1近红外荧光探针、制备方法及应用，所述近红外荧光探针，其制备方法工艺简单，易于实施，在溶剂的存在下，中间体II与中间体III在催化剂的参与下进行缩合反应生成酰胺中间体IV，将得到的中间体IV与中间体V在催化剂和三光气的参与下进行取代反应生成化合物I；该探针对NQO1具有快速响应性、高度选择性和敏感性，能够在体外和体内检测NQO1，该荧光探针具有较好的潜在检测价值，可用于肿瘤早期检测和制备肿瘤检测剂。
【技术实现步骤摘要】
一种基于萘醌触发基团的NQO1近红外荧光探针、制备方法及应用
本专利技术涉及一种基于萘醌触发基团的NQO1近红外荧光探针、制备方法及应用，属于化学生物学领域。
技术介绍
癌症已成为当今世界危害人类生命健康的最主要因素。其中大部分癌症患者，在确诊时就已经处于疾病晚期，这极大地增加了治愈癌症的困难。而早期的肿瘤诊断能帮助提高肿瘤的治愈率。用小分子荧光探针进行生物成像是肿瘤诊断的重要手段，它由于对肿瘤的高敏感型和能够实时监测的特性而得到了研究人员广泛的关注。用小分子对肿瘤进行荧光成像，最不可缺少的就是肿瘤标志物。还原型辅酶I/II：醌氧化还原酶1(NQO1)是一种目前研究热门的可用于肿瘤诊断的肿瘤特异性标志物。NQO1是一种黄素蛋白，可以催化内源性和外源性醌的双电子还原反应。据报道，NQO1广泛存在于各种实体瘤中，其在实体瘤中的表达水平远高于正常细胞，如NQO1在肺癌、胰腺癌、乳腺癌，胃癌等实体瘤中，其浓度较正常细胞可高达200倍。由于这个特性，NQO1的小分子荧光探针逐渐受到了人们重视。目前的NQO1探针大多包含NQO1触发基团和荧光报告基团。这两个部分可以直接连接，也可以通过连接链进行连接。并且，基于近红外荧光基团的荧光探针由于组织深度穿透性更好，组织吸收率较低以及对细胞的光毒性较低的特性而备受关注。目前报道的NQO1近红外荧光探针均采用三甲基对苯醌作为触发基团，基于苯醌触发基团的NQO1近红外荧光探针，所述探针如式VI；该触发基团能够平行堆叠在NQO1辅基FAD异咯嗪环上方。然而三甲基对苯醌占据NQO1催化口袋后，FAD的异咯嗪环上方仍留有较大空腔，这导致苯醌触发基团与NQO1结合能力不强，因此对NQO1的灵敏度低，响应速度慢。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术针对现有技术中近红外荧光探针对NQO1灵敏度低响应速度慢的问题，提供一种对NQO1酶具有高度选择性和敏感性的特异性的近红外荧光探针；还提供了上述近红外荧光探针的制备方法和应用。技术方案：本专利技术的所述的基于萘醌触发基团的NQO1近红外荧光探针，所述近红外荧光探针的分子结构(I)为：其制备方法包括以下步骤：(1)将中间体II与中间体III在催化剂及对应的溶剂体系下进行缩合反应生成酰胺中间体IV；(2)将中间体IV与中间体V在催化剂及对应的溶剂体系下，与三光气进行取代反应生成化合物I。优选的，步骤(1)中的催化剂及对应的溶剂体系包括：DCC/DMAP/DCM、HATU/DIPEA/THF、PyBOP/DIPEA/DMF；进一步的，优选为DCC/DMAP/DCM。优选的，步骤(2)中的催化剂及对应的溶剂体系包括：DMAP/DMF、TEA/THF、Py/DCM；进一步的，优选为DMAP/DMF。进一步的，步骤(1)中的中间体II的制备方法为：由原料II-1经还原得到化合物II-2，加入甲磺酸与3,3-二甲基丙烯酸甲酯(或3,3-二甲基丙烯酸)进行亲核加成得到中间体II-4；随后中间体II-4在N-溴代丁二酰亚胺存在下发生水解反应得到中间体II。进一步的，步骤(1)中的中间体III的制备方法为：用TBSCl保护原料III-1的羟基，得到中间体III-2，随后进行胺甲基化反应得到中间体III。进一步的，步骤(2)中的中间体V的制备方法为：原料V-1在还原剂的催化下发生还原反应，得到中间体V。本专利技术还提供了所述的近红外荧光探针的应用，该荧光探针应用于制备NQO1酶的检测试剂及检测试剂盒。进一步的，所述的检测试剂及检测试剂盒应用于肿瘤的检测。本专利技术所制备的基于萘醌触发基团的NQO1近红外荧光探针，其萘醌触发基团能够充分占据FAD异咯嗪环的上方的空间，增强醌平面和NQO1催化口袋的结合能力，最终达到提高触发基团的响应速度的目的。本专利技术涉及的探针使用新设计的萘醌结构作为触发基团，基于荧光强度检测生物体中的NQO1蛋白水平，用于对NQO1高表达的细胞成像，相比于现有技术的触发基团，该探针具有快速响应性和高度选择性，应用于制备NQO1酶的检测试剂及检测试剂盒。有益效果：与现有技术相比，本专利技术具有如下显著优点：(1)本专利技术所制备的基于萘醌触发基团的近红外荧光探针，对醌氧化还原酶1响应迅速，灵敏度高，对醌氧化还原酶1的检测限低至0.033μg/mL，在10-15min即可完全释放荧光信号，而现有技术中的苯醌触发基团探针20-30min才能完全释放荧光信号，并且本专利技术的探针在灵敏度方面比基于苯醌触发基团探针高出8倍；(2)本专利技术所制备的近红外荧光探针，对醌氧化还原酶1具有很高的选择性和敏感性，本专利技术所制备的近红外荧光探针I对醌氧化还原酶1的选择性和特异性可达14倍；(3)本专利技术所述的近红外荧光探针的制备方法简单，在常温常压下即可完成制备，且转化率高，产物得率高。附图说明图1为基于萘醌触发基团的探针I和基于苯醌触发基团的探针VI与NQO1催化口袋的对接图；图2为探针I在NQO1存在或缺失条件下的紫外吸收变化图和荧光发射光谱图；图3为探针I与NQO1孵育不同时间的荧光强度和时间的变化关系曲线图；图4为探针I与不同浓度的NQO1酶孵育后的荧光强度与NQO1酶浓度关系变化图；图5为探针I与不同离子反应后的荧光强度；图6为探针I在不同细胞中的成像图；图7为探针I和VI在动物体内荧光信号成像图；图8为探针I和VI在动物体内荧光强度对比图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的技术方案作进一步说明。实施例1将II-4(1.28g,5mmol)溶于乙腈(10mL)和水(2mL)的混合溶液，随后在室温搅拌下分批加入NBS(934.4mg,5.3mmol)。继续搅拌6h，反应完成后，减压浓缩有机溶剂，并将剩余溶液用DCM(3×30mL)萃取。将有机层合并，随后用无水硫酸钠干燥，减压蒸馏除去溶剂，得到黄色的中间体II(885.0mg,65％)。m.p.142.6-143.7℃.1HNMR(300MHz,DMSO-d6)δ:12.31(s,1H),8.02(q,J＝3.7Hz,2H),7.86(q,J＝3.4Hz,2H),2.41(t,J＝9.6Hz,2H),2.16(s,3H),1.32(s,3H),1.28(s,3H)；EI-MSm/z:272[M]+。将对氨基苯甲醇(1.0g，8.1mmol)、TBSCl(1.5g，9.7mmol)和咪唑(660.4mg，9.7mmol)溶于DCM(40mL)中。置于室温下搅拌过夜。待反应结束后，将反应混合物用饱和氯化钠溶液稀释，然后用乙酸乙酯(3×150mL)萃取。合并有机相，并用无水硫酸钠干燥并过滤。最后通过减压浓缩除去溶剂得到中间体III-2(1.7g,90％).1HNMR(300MHz,DMSO-d6)δ7.11-6.97(m,3H),6.68-6.6本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于萘醌触发基团的NQO1近红外荧光探针，其特征在于，所述近红外荧光探针为具有式I结构的化合物：/n
【技术特征摘要】
1.一种基于萘醌触发基团的NQO1近红外荧光探针，其特征在于，所述近红外荧光探针为具有式I结构的化合物：
。
2.一种权利要求1所述的近红外荧光探针的制备方法，其特征在于，包括下列步骤：
(1)将中间体II与中间体III在催化剂及对应的溶剂体系下进行缩合反应生成酰胺中间体IV；
(2)将中间体IV与中间体V在催化剂及对应的溶剂体系下，与三光气进行取代反应生成化合物I。
。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中的催化剂及对应的溶剂体系包括：DCC/DMAP/DCM、HATU/DIPEA/THF、PyBOP/DIPEA/DMF。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中的催化剂及对应的溶剂体系包括：DMAP/DMF、TEA/THF、Py/DCM。
...
【专利技术属性】
技术研发人员：张晓进，龚琪杰，胡佳宝，李想，杨付来，
申请(专利权)人：中国药科大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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