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一种可检测活细胞线粒体的铜离子生物探针及其制备方法技术

技术编号:15317787 阅读:174 留言:0更新日期:2017-05-16 00:25
本发明专利技术公开了一种可检测活细胞线粒体的铜离子生物探针及其制备方法,该探针的结构式如下:

Copper ion biological probe capable of detecting living cell mitochondria and preparation method thereof

The invention discloses a copper ion biological probe capable of detecting the mitochondria of living cells and a preparation method thereof:

【技术实现步骤摘要】
一种可检测活细胞线粒体的铜离子生物探针及其制备方法
本专利技术涉及单光子光学材料领域,具体地说涉及一种可检测活细胞线粒体的铜离子生物探针及其制备方法。
技术介绍
利用活细胞成像工作站进行细胞和基因的功能研究,是生物医学研究的最新趋势。固定细胞观察仅能提供固定瞬间细胞的静态信息,无法反映细胞在正常生理生化条件下的状态活细胞观察,对处于正常生理状况下的细胞进行全程扫描和记录,获得其连续、全面、动态过程。由于其显示的正常细胞动态的活动过程,很容易发现和确定细胞间相互作用和信号传导的过程,以及在活细胞水平上的生物分子间的相互作用,不仅可以解决长期以来悬而未解的问题,更为未来的研究提出新的问题,指出新的方向。化学荧光探针在对客体的识别过程中展现出较好的选择性,因而,在环境监测、分子催化和生物荧光成像等领域展具有潜在的应用价值,受到广泛关注。化学荧光探针主要利用测试过程中发生的荧光信号变化(增强、减弱或发射波长位移等)对客体进行检测,具有成本低廉、操作简单、检测限低、灵敏性和选择性高等优点。活细胞成像技术正是利用这些荧光探针,比如小分子有机染料或者量子点来特异性的标记感兴趣的分子。铜是人体内第三大过渡金属元素,铜与蛋白质结合生成的酶,参与氧处理过程,也可以作为催化剂促进人体机能的正常运行。低浓度的铜离子是人体内一个重要的微量营养素,高浓度的铜离子对人体却是有毒的,如果在大脑和肝脏积累大量过剩的铜离子,则会导致老年痴呆症、帕金森、朊病毒、门克斯和威尔逊氏病。因此,在生物环境中检测低浓度的铜离子是非常重要的。线粒体是细胞的能量工厂,参与众多的新陈代谢过程,许多病理学过程均与它相关,是一种重要的细胞器,一直以来都是研究的热点。因此,利用荧光探针对线粒体的动态形态进行实时成像,能够为我们诊断、治疗疾病提供了重要的手段。因此如果能研究出一种可检测活细胞线粒体的,且能裸眼识别铜离子的可检测活细胞线粒体的铜离子生物探针,将会对疾病的诊断、治疗具有重大的意义。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种可检测活细胞线粒体的铜离子生物探针及其制备方法,该生物探针具备低毒性和良好的光学性能,能够在细胞线粒体部位成像,并且对铜离子有可逆的探测能力。为了解决上述技术问题,本专利技术采用如下技术方案:一种可检测活细胞线粒体的铜离子生物探针,其结构式如下:本专利技术还提供上述可检测活细胞线粒体的铜离子生物探针的制备方法,包括以下步骤:A、中间体I的制备冰浴条件下,向N,N-二甲基甲酰胺中依次加入三氯氧磷和三苯胺,然后升温至40~70℃进行反应,反应结束后,在弱碱性溶液中析出固体,之后经过滤、提纯,得到中间体I;B、中间体II的制备将中间体I溶于甲醇中,然后加入NaBH4进行反应,反应结束后,加入水析出固体,之后经过滤、洗涤、干燥,得到中间体II;C、中间体III的制备将KI、PPh3、HAc、CHCl3和Aliquat336加入到中间体II中,然后在60~100℃的条件下进行反应,反应结束后,经旋干、重结晶,得到中间体III;D、中间体IV的制备N2保护下,将3-羟基-4-硝基苯甲醛、K2CO3、N,N-二甲基乙酰胺和Aliquat336加入到中间体III中,然后在100~160℃的条件下进行反应,反应结束后,经水洗、萃取、提纯,得到中间体IV;E、中间体V的制备N2保护下,将中间体IV溶于乙醇中,再加入Pd/C和水合肼,然后在50~80℃的条件下进行反应,反应结束后,经过滤、重结晶,得到中间体V;F、中间体VI的制备将中间体V溶于甲醇中,再加入2-吡啶甲醛和冰乙酸,然后在60~90℃的条件下进行反应,反应结束后,冷却析出固体,之后经过滤,得到中间体VI;G、目标产物L的制备将中间体VI溶于甲醇中,再加入硼氢化钠,然后在10~40℃的条件下进行反应,反应结束后,经过滤、洗涤、干燥,得到目标产物L,即为所述可检测活细胞线粒体的铜离子生物探针。进一步地,所述三苯胺是以与氯仿配制成溶液的形式加入的。这样设计可以保证反应充分进行。进一步地,步骤A中,N,N-二甲基甲酰胺、三氯氧磷和三苯胺的摩尔比为1:1:1。采用此摩尔比,可保证反应目标产物具有较高的产率、纯度。进一步地,步骤B中,中间体I和NaBH4的摩尔用量比为1:1。采用此摩尔比,可保证反应目标产物具有较高的产率、纯度。进一步地,步骤C中,中间体II、KI和PPh3的摩尔用量比为1:1:1。采用此摩尔比,可保证反应目标产物具有较高的产率、纯度。进一步地,步骤D中,中间体III、3-羟基-4-硝基苯甲醛和K2CO3的摩尔用量比为2:1:1。采用此摩尔比,可保证反应目标产物具有较高的产率、纯度。进一步地,步骤F中,中间体V和2-吡啶甲醛的摩尔用量比为1:1。采用此摩尔比,可保证反应目标产物具有较高的产率、纯度。进一步地,步骤G中,硼氢化钠和中间体VI的摩尔用量比为2:1。采用此摩尔比,可保证反应目标产物具有较高的产率、纯度。本专利技术的有益效果体现在:1.本专利技术可检测活细胞线粒体的铜离子生物探针在450nm左右具有良好的单光子荧光性质,能够裸眼识别铜离子;HepG2细胞被探针染色后,可清晰地观察到有机材料对HepG2细胞细胞质中的线粒体具有高的成像能力,并能可逆地检测线粒体中的铜离子,本专利技术生物探针对于有机染料的设计、制备和生命科学研究具有重大的意义。2.本专利技术可检测活细胞线粒体的铜离子生物探针是一类具有细胞质中线粒体成像功能的单光子光学材料。对细胞无损伤,可用于活体细胞检测,具有明显的应用价值。3.本专利技术以具有较高反应活性和良好生物相容性的三苯胺基团作为主体,简洁高效地制备了三苯胺硝基衍生物,通过甲酰化反应、成烯反应、还原反应、缩合反应等,得到可检测活细胞线粒体的铜离子生物探针。4.本专利技术制备方法原料易得,成本低,合成步骤简单,易于操作。附图说明图1为本专利技术的制备方法路线图。图2a是本专利技术可检测活细胞线粒体的铜离子生物探针在乙腈中加入金属离子的可见紫外吸收光谱图。图2b是本专利技术可检测活细胞线粒体的铜离子生物探针在乙腈中加入金属离子的单光子荧光发射光谱图。图3a-3c是本专利技术可检测活细胞线粒体的铜离子生物探针对HepG2细胞荧光共聚焦显微成像图,其中图3a是目标产物着色的HepG2细胞的荧光共聚焦显微照片;图3b是明场作用图;图3c是叠合的照片。图4a是本专利技术可检测活细胞线粒体的铜离子生物探针与线粒体的商品染色剂Mito-Tracker对HepG2细胞荧光共聚焦显微成像。图4b是本专利技术可检测活细胞线粒体的铜离子生物探针与线粒体的商品染色剂Mito-TrackerL间的共定位轮廓图。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步描述:实施例1一种可检测活细胞线粒体的铜离子生物探针的制备方法,包括以下步骤:A、中间体I的制备冰水浴条件下,向250mL烧瓶中加入0.1molN,N-二甲基甲酰胺,随后逐滴加入0.1mol三氯氧磷,继续搅拌,15min后瓶中液体变得粘稠,最后得到白色略带红色固体冻盐,将100ml含有0.1mol三苯胺的氯仿溶液加入上述烧瓶中,升温度至50℃,约30min至冻盐全溶,65℃下回流反应16h,薄层色谱法判定反应完全,然后旋蒸完氯仿,剩余物倒入1000mL冷水中,以碳酸钾调节pH值至本文档来自技高网
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一种可检测活细胞线粒体的铜离子生物探针及其制备方法

【技术保护点】
一种可检测活细胞线粒体的铜离子生物探针,其特征在于,其结构式如下:

【技术特征摘要】
1.一种可检测活细胞线粒体的铜离子生物探针,其特征在于,其结构式如下:2.如权利要求1所述的可检测活细胞线粒体的铜离子生物探针的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:A、中间体I的制备冰浴条件下,向N,N-二甲基甲酰胺中依次加入三氯氧磷和三苯胺,然后升温至40~70℃进行反应,反应结束后,在弱碱性溶液中析出固体,之后经过滤、提纯,得到中间体I;B、中间体II的制备将中间体I溶于甲醇中,然后加入NaBH4进行反应,反应结束后,加入水析出固体,之后经过滤、洗涤、干燥,得到中间体II;C、中间体III的制备将KI、PPh3、HAc、CHCl3和Aliquat336加入到中间体II中,然后在60~100℃的条件下进行反应,反应结束后,经旋干、重结晶,得到中间体III;D、中间体IV的制备N2保护下,将3-羟基-4-硝基苯甲醛、K2CO3、N,N-二甲基乙酰胺和Aliquat336加入到中间体III中,然后在100~160℃的条件下进行反应,反应结束后,经水洗、萃取、提纯,得到中间体IV;E、中间体V的制备N2保护下,将中间体IV溶于乙醇中,再加入Pd/C和水合肼,然后在50~80℃的条件下进行反应,反应结束后,经过滤、重结晶,得到中间体V;F、中间体VI的制备将中间体V溶于甲醇中,再加入2-吡啶甲醛和冰乙酸,然后在60~90℃的条件下进行反应,反应结束后,冷却析出固体,之后经过滤,得到中间...

【专利技术属性】
技术研发人员:周虹屏李红姚顺吴志超郁建华吴杰颖
申请(专利权)人:安徽大学
类型:发明
国别省市:安徽,34

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