一种苄叉茚二酮类化合物及其制备与在脂滴特异性成像中的应用制造技术

本发明专利技术属于医用材料领域，公开了一种苄叉茚二酮类化合物及其制备与在脂滴特异性成像中的应用。所述苄叉茚二酮类化合物结构如式I。本发明专利技术的苄叉茚二酮类化合物具有聚集诱导发光优势，可有效克服传统荧光染料的聚集诱导猝灭的缺陷，从而可实现活细胞内脂滴特异性荧光成像，而且具有活细胞穿透速率快、信噪比高、细胞毒性小、斯托克位移大、近红外区大的双光子吸收截面等优点。

A two keto ketone compound and its preparation and application in lipid drop specific imaging

The invention belongs to the field of medical materials, and discloses a two keto ketone compound and its preparation and application in lipid drop specific imaging. The structure of the two keto compounds such as formula I. Benzylidene indene two ketones compounds of the invention has the advantages of aggregation induced emission, which can effectively overcome the defects of traditional fluorescent dye aggregation induced by quenching, which can realize the live cell lipid droplets in specific fluorescence imaging, and has a live cell penetrating rate, high signal-to-noise ratio and low cytotoxicity, Storck displacement, near infrared region large two-photon absorption cross section etc..

【技术实现步骤摘要】
一种苄叉茚二酮类化合物及其制备与在脂滴特异性成像中的应用
本专利技术属于医用材料领域，具体涉及具有聚集诱导发光性质的化合物及其制备方法和在脂滴特异性荧光成像中的应用。
技术介绍
脂滴不仅是脂类分子和蛋白质的重要贮存场所，而且是一个动态变化的多功能细胞器。脂滴大小和数量在不同细胞中差别很大。由于脂滴不仅可作为能量贮存器，而且在膜的合成、蛋白质降解等生理活动中发挥着重要作用，脂滴与许多疾病密切相关，包括癌症、炎症、病毒感染和肥胖等。癌细胞具有快速增殖的特点，因此对脂肪酸和膦脂等脂类分子具有高需求，相应的癌细胞内脂滴的含量也明显增加，因此脂滴含量在癌细胞内的高表达可作为癌症的标记物，迫切需要发展脂滴特异性的荧光探针来探究脂滴在癌症中的作用。为了实现脂滴特异性荧光成像，需要解决以下几个关键问题：(1)为了实现脂滴的高亮度荧光成像，荧光材料需要高浓度聚集在脂滴中，然而传统荧光材料的聚集诱导猝灭的缺陷严重限制了它们在高亮度脂滴荧光成像中的应用；(2)为了降低生产成本，需要发展简易制备的脂滴特异性荧光探针。然而，传统的脂滴特异性荧光探针需要多步合成，难以制备，且成本高昂；(3)脂滴特异性荧光探针应具有大的近红外区的双光子吸收截面，在近红外双光子激发的荧光成像中可有效减少背景噪音，降低光伤害，提高深层穿透能力；(4)脂滴特异性荧光探针分子应具有快速的活细胞穿透能力，便于成像应用；(5)强的光稳定性，便于长期连续观测，然而传统的荧光材料具有易发生光漂白的缺陷，难以用于持续观测。聚集诱导发光材料作为新一代荧光材料，具有强抗光漂白能力、聚集态高发光效率、大的斯托克位移和低毒性等优点，可有效克服聚集诱导猝灭的缺陷，在生物成像和检测领域日益获得广泛应用，特别适用于细胞器的成像和生理功能探究。
技术实现思路
为了克服上述现有荧光材料的缺陷，本专利技术的首要目的在于提供一种具有聚集诱导发光性质的苄叉茚二酮类化合物，该化合物可实现脂滴特异性的单光子和双光子荧光成像。本专利技术的另一目的在于提供上述苄叉茚二酮类类化合物的制备方法。本专利技术的再一目的在于提供上述苄叉茚二酮类化合物在脂滴特异性荧光成像中的应用，通过特异性荧光成像用以检测脂滴运动变化情况；特别是在近红外双光子激发的细胞脂滴特异性荧光成像中的应用。本专利技术的目的通过下述技术方案实现：一种苄叉茚二酮类化合物，其结构如式I所示：其中R1为氢、卤素、氰基、硝基、C1-30烷基、芳基、杂芳基；R2、R3独立地为C1-30烷基、芳基、杂芳基；所述的烷基为直链或支链烷基；优选为甲基、乙基、丙基、丁基、异丁基、叔丁基；所述的芳基指具有6-20个碳原子的单环或多环芳族基团，优选为苯基、萘基、蒽基或芘基；所述的杂芳基指具有1-20个碳原子、1-4个选自N、S、O杂原子的单环或多环杂芳族基团，优选为吡咯基、吡啶基、嘧啶基、咪唑基、噻唑基、吲哚基、氮杂萘基、氮杂蒽基或氮杂芘基；优选地，R1为氢，R2为苯基、R3为苯基。上述苄叉茚二酮类化合物的反应方式如下：式II、式III中各取代基R1、R2、R3的定义与式I的相同；上述苄叉茚二酮类化合物的制备方法，包括以下步骤：将式II化合物和式III化合物溶解于有机溶剂中，在惰性气体保护和碱的作用下，回流反应，得到苄叉茚二酮类化合物；式II化合物的结构为式III化合物的结构为其中R1为氢、卤素、氰基、硝基、直链或支链C1-30烷基、芳基、杂芳基；R2、R3独立地为直链或支链C1-30烷基、芳基、杂芳基。R1、R2、R3的定义与式I的相同。所述式II化合物和式III化合物的摩尔比为1:1～1:2，优选为1:1.2；所述惰性气体为氮气，所述碱为吗啡啉或哌啶。所述有机溶剂为乙醇、甲醇、丁醇、乙腈或N,N-二甲基甲酰胺中一种以上，优选为乙醇；所述反应时间为1～12小时；所述反应的温度为有机溶剂沸点-5℃到有机溶剂沸点+5℃，优选为有机溶剂沸点。所述碱的用量与式II化合物的摩尔比为1:1。上述的苄叉茚二酮类化合物可以作为脂滴染料用于脂滴的特异性荧光成像，特别是细胞内脂滴的特异性荧光成像；更进一步用于在近红外双光子激发的细胞脂滴特异性荧光成像。所述细胞为癌细胞；尤其是肺癌细胞。苄叉茚二酮类化合物具有聚集诱导发光效应，从而可用于对脂滴进行特异性高信噪比荧光成像。通过将苄叉茚二酮类化合物与商用脂滴染料BODIPY493/503Green进行共染实验证实了苄叉茚二酮类化合物对脂滴具有良好的染色效果和特异性。苄叉茚二酮类化合物在近红外区(800-1000nm)还具有大的双光子吸收截面，可用于脂滴特异性的双光子激发荧光成像，具有高信噪比的优点。值得注意的是，本专利技术制备的苄叉茚二酮类化合物的发光不同于传统的荧光成像，而是表现出聚集诱导发光的性质，这意味着即使在高浓度条件下，苄叉茚二酮类也可以进行荧光成像，而且比低浓度下具有更高的发光效率，而传统的荧光染料在高浓度条件下则具有聚集诱导猝灭的现象，因此传统的荧光染料不利于在高浓度条件下进行荧光成像。需强调的是，在现有技术中，未有文献报道过本专利技术的苄叉茚二酮类化合可以作为脂滴染料。在本专利技术中，“聚集诱导发光”是指荧光化合物在稀溶液中几乎不发光，但在聚集态或固态发出强荧光的现象。例如，在本专利技术中，由于分子内运动受限和扭曲的分子内电荷转移机制，苄叉茚二酮类化合物在溶液态不发出荧光或发光很弱，但在聚集态发出强荧光。本专利技术相对于现有技术具有如下的优点及效果：1、本专利技术的新化合物可实现活细胞内脂滴的特异性荧光成像，而且具有易于制备、在近红外区具有大的双光子吸收截面值、红色荧光、成像信噪比高、细胞毒性小、斯托克位移大、光稳定性强、可快速进入活细胞等优点。2、本专利技术的新化合物具有聚集诱导发光优势，可有效克服传统荧光染料的聚集诱导猝灭的缺陷。附图说明图1为实施例1制备的化合物IND-TPA的紫外吸收和荧光发射光谱图；(A)为化合物IND-TPA在四氢呋喃中的归一化紫外吸收光谱图；(B)为化合物IND-TPA在四氢呋喃和水的混合溶液中不断增加水含量的荧光发射光谱图(10-5mol·L-1)；(C)为化合物IND-TPA在四氢呋喃和水的混合溶液中不断增加水含量的最大荧光发射强度与四氢呋喃溶液中最大荧光发射强度的比值变化图；图2为实施例1制备的化合物IND-TPA在不同水含量的四氢呋喃和水的混合溶液中归一化紫外吸收光谱图(10-5mol·L-1)；图3为实施例1制备的化合物IND-TPA在乙二醇和甘油中的荧光发射光谱图；图4为实施例1制备的化合物IND-TPA在99％水含量的四氢呋喃和水的混合溶液中的动态光散射粒径分布图；图5为实施例1制备的化合物IND-TPA对HCC827细胞(A)和A549细胞(B)的细胞毒性实验结果图；图6为实施例1制备的化合物IND-TPA在HCC827细胞中，与脂滴染料BODIPY493/503Green的共染图；其中，(A)细胞明场图；(B)为IND-TPA在HCC827细胞中的脂滴染色图；(C)为BODIPY493/503在HCC827细胞中的脂滴染色图；(D)为(A)、(B)和(C)的叠加图；(E)为IND-TPA和BODIPY493/503在HCC827细胞中共染的荧光信号变化趋势图；图7为实施例1制备的化合物IND-TPA在A54本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种苄叉茚二酮类化合物，其特征在于：结构如式I：

【技术特征摘要】
1.一种苄叉茚二酮类化合物，其特征在于：结构如式I：其中R1为氢、卤素、氰基、硝基、直链或支链C1-30烷基、芳基、杂芳基；R2、R3独立地为直链或支链C1-30烷基、芳基、杂芳基。2.根据权利要求1所述苄叉茚二酮类化合物，其特征在于：所述的烷基为甲基、乙基、丙基、丁基、异丁基或叔丁基；所述的芳基指具有6-20个碳原子的单环或多环芳族基团；所述的杂芳基指具有1-20个碳原子、1-4个选自N、S、O杂原子的单环或多环杂芳族基团。3.根据权利要求2所述苄叉茚二酮类化合物，其特征在于：所述的芳基为苯基、萘基、蒽基、芘基；所述的杂芳基为吡咯基、吡啶基、嘧啶基、咪唑基、噻唑基、吲哚基、氮杂萘基、氮杂蒽基或氮杂芘基。4.根据权利要求1所述苄叉茚二酮类化合物，其特征在于：R1为氢，R2为苯基、R3为苯基。5.根据权利要求1～4任一项所述苄叉茚二酮类化合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将式II化合物和式III化合物溶解于有机溶剂中，在惰性气体保护和碱的作用下，回流...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐本忠，高蒙，秦安军，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44