一种荧光探针及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种荧光探针及其制备方法和应用。其荧光探针的结构式如式(Ⅰ)所示：本发明专利技术的荧光探针具有水溶性和环境响应性，荧光强度能够在pH值5.0～11.0范围内相对稳定，可以用于PKM2的检测和活细胞成像。本发明专利技术的荧光探针用于检测PKM2时的荧光强度最高提高了约17倍，荧光量子产率最高提高到了52.4％，且对PKM2具有高选择性和高灵敏度。对PKM2具有高选择性和高灵敏度。对PKM2具有高选择性和高灵敏度。

【技术实现步骤摘要】
一种荧光探针及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于有机合成
，尤其涉及一种荧光探针及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]丙酮酸激酶(PK)催化糖酵解将磷酸从磷酸烯醇式丙酮酸转移到ADP，产生ATP和丙酮酸各一个分子。同工酶M1(PKM1)主要在分化的体细胞中表达，而PK的M2变体(PKM2)仅在干细胞和快速增殖的细胞(如大多数癌症)中表达。PKM2通过发挥大量的非代谢作用，为肿瘤的发生提供了选择性生长优势。PKM2具有二聚体和四聚体构型。在肿瘤细胞中，四聚体形式的PKM2将葡萄糖转化为乳酸以提供能量，而二聚体PKM2则合成细胞构建分子。此外，二聚体PKM2还可以作为共转录激活剂或蛋白激酶，帮助肿瘤细胞的生长和分裂。据报道，肿瘤PKM2的浓度随着肿瘤发展阶段的进展而显著增加，同时血浆中PKM2的释放也增加。因此，PKM2已被用作诊断或判断预后的标记物，以识别早期癌症或检查抗肿瘤药物的治疗反应。
[0003]然而，目前针对PKM2的荧光探针还很少，因此，有必要开发一种针对PKM2的荧光探针。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的上述技术问题之一。为此，本专利技术提供了一种荧光探针。
[0005]本专利技术还提供了一种荧光探针的制备方法。
[0006]本专利技术还提供了一种荧光探针的应用。
[0007]本专利技术的第一方面提供了一种荧光探针，所述荧光探针的结构式如式(Ⅰ)所示：
[0008][0009]本专利技术关于荧光探针的技术方案中的一个技术方案，至少具有以下有益效果：
[0010]本专利技术的荧光探针具有水溶性和环境响应性，荧光强度能够在pH值5.0～11.0范围内相对稳定，可以用于PKM2的检测和活细胞成像。本专利技术的荧光探针用于检测PKM2时的荧光强度最高提高了约17倍，荧光量子产率最高提高到了52.4％，且对PKM2具有高选择性和高灵敏度，这是因为本专利技术的荧光探针是基于ICT的响应性荧光探针，其荧光基团以哌嗪基(电子供体)和(1
‑
乙基吡啶基)作为电子受体直接共轭，形成D
‑
π
‑
A型分子，连接组成的推
‑
拉电子体系。
[0011]本专利技术第二方面提供一种荧光探针的制备方法，包括如下步骤：
[0012]将化合物4、1
‑
(3
‑
二甲氨基丙基)
‑3‑
乙基碳二亚胺、1
‑
羟基苯并三唑和化合物3加入到第一有机溶剂中进行反应，得到式(Ⅰ)所示的化合物；
[0013]所述化合物3和化合物4的结构式如下：
[0014][0015]根据本专利技术的一些实施方式，所述化合物3与所述化合物4的摩尔比为1：(1.2～1.5)。
[0016]根据本专利技术的一些实施方式，所述第一有机溶剂选自二甲基甲酰胺、二氯甲烷中的至少一种。
[0017]根据本专利技术的一些实施方式，所述反应的时间为2～6h。
[0018]根据本专利技术的一些实施方式，所述化合物3通过如下方法制备：
[0019]将化合物2与三氟乙酸在第二有机溶剂中进行反应，即得化合物3；
[0020]其中，所述化合物2的结构式如下所示：
[0021][0022]根据本专利技术的一些实施方式，所述第二有机溶剂选自二氯甲烷、N,N
‑
二甲基甲酰胺中的至少一种。
[0023]根据本专利技术的一些实施方式，所述反应的温度为60～80℃。
[0024]根据本专利技术的一些实施方式，所述化合物2通过如下方法制备：
[0025]将化合物1、1
‑
乙基
‑4‑
甲基吡啶
‑1‑
铵和吡啶加入到溶剂中进行反应，得到化合物2；
[0026]所述化合物1的结构式如下：
[0027][0028]根据本专利技术的一些实施方式，所述溶剂选自乙腈、水中的至少一种。
[0029]根据本专利技术的一些实施方式，所述化合物1通过如下步骤制备得到：
[0030]将4
‑
哌嗪
‑1‑
苯甲醛、溴乙酸叔丁酯和无机碱加入到乙腈中进行反应，得到化合物1。
[0031]根据本专利技术的一些实施方式，所述无机碱包括碳酸钾、碳酸钠中的至少一种。
[0032]本专利技术的第三方面提供上述所述的荧光探针在制备活细胞成像试剂中的应用。
[0033]根据本专利技术的一些实施方式，所述活细胞为肿瘤细胞。
[0034]本专利技术的第四方面提供一种检测丙酮酸激酶M2的方法，包括如下步骤：
[0035]S1、将上述所述的荧光探针与待测试样混合；
[0036]S2、在580～600nm处测定混合溶液的荧光比值。
附图说明
[0037]图1是本专利技术实施例1和对比例1在不同极性溶剂中的荧光强度图；
[0038]图2是本专利技术实施例1和对比例1在不同pH缓冲液中的荧光强度图；
[0039]图3是本专利技术实施例1的选择性柱状图；
[0040]图4是本专利技术实施例1的细胞毒性图；
[0041]图5是本专利技术实施例1的线性关系图；
[0042]图6是本专利技术实施例1和对比例1的活细胞荧光成像图；
[0043]图7是本专利技术实施例1的时间和浓度关系的活细胞荧光成像图。
具体实施方式
[0044]下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，但本专利技术的实施方式不限于此。
[0045]本专利技术所采用的试剂、方法和设备，如无特殊说明，均为本
常规试剂、方法和设备。
[0046]以下实施例及对比例中采用的原料如下：
[0047]宫颈癌细胞(HeLa细胞)：购自无锡欣润生物科技有限公司；
[0048]PKM2阴性的人肾上皮细胞：购自无锡欣润生物科技有限公司。
[0049]实施例1
[0050]首先，1
‑
乙基
‑4‑
甲基吡啶
‑1‑
铵的制备方法如下：
[0051]将碘乙烷(1g，6.41mmol)加入4
‑
甲基吡啶(1g，10.74mmo1)和无水乙腈(200mL)溶液中。将得到的混合物在90℃下搅拌4h。经过过滤和浓缩，硅胶闪蒸柱层析(PE：EA＝1：1)得到1
‑
乙基
‑4‑
甲基吡啶
‑1‑
铵(718.58mg，5.89mmol，收率：91.9％)。1H NMR(500MHz,Chloroform
‑
d)δ(ppm):8.66(d,J＝6.3Hz,2H),7.47(d,J＝6.2Hz,2H),4.34(q,J＝7.2Hz,2H),2.19(d,J＝5.4Hz,3H),1.15(t,J＝7.5Hz,3H).
13
C NMR(126MHz,Chloroform...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种荧光探针，其特征在于，所述荧光探针的结构式如式(Ⅰ)所示：2.根据权利要求1所述的荧光探针的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将化合物4、1
‑
(3
‑
二甲氨基丙基)
‑3‑
乙基碳二亚胺、1
‑
羟基苯并三唑和化合物3加入到第一有机溶剂中进行反应，得到式(Ⅰ)所示的化合物；所述化合物3和化合物4的结构式如下：3.根据权利要求2所述的荧光探针的制备方法，其特征在于，所述化合物3与所述化合物4的摩尔比为1：(1.2～1.5)。4.根据权利要求2所述的荧光探针的制备方法，其特征在于，所述化合物3通过如下方法制备：将化合物2与三氟乙酸在第二有机溶剂中进行反应，即得化合物3；其中，所述化合物2的结构式如下所示：5.根据权利要求4所述的荧光探针的制备方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：李红光，张雅，黎惠珊，骆东，麦海铃，纪昕沛，刘正婷，潘凤娟，
申请(专利权)人：中山蔚蓝医疗器械有限公司，
类型：发明
国别省市：