一种分子探针及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开一种分子探针及其制备方法与应用，分子探针的结构式如下所示：

A molecular probe and its preparation and Application

The present invention discloses a molecular probe and its preparation method and application. The structural formula of the molecular probe is as follows:

【技术实现步骤摘要】
一种分子探针及其制备方法与应用
本专利技术涉及分子探针识别领域，尤其涉及一种氟离子光声检测的分子探针及其制备方法与应用。
技术介绍
氟离子(F-)是一种重要的阴离子，在人体生理学中有着重要的作用，关于F-的检测引起了广泛的关注。氟是人体不可缺少的微量元素，正常成年人体中含氟元素约2克～3克，主要分布在牙齿和骨骼中，但氟的每日摄入量超过4mg就会造成中毒，会对人体造成严重危害，导致很多疾病的发生，例如氟骨症，尿石症，肾功能衰竭甚至癌症等等。另外，随着F-在工业上的广泛应用，对环境造成的不可逆转的污染和伤害也日益明显。因此，开发高灵敏高特异性兼具一定组织穿透的F-检测方法，对于F-的体内和体外检测尤为重要。在当前分析检测方法中，离子检测的方法主要包括荧光检测法和比色法。然而，这两种方法对于样品的状态和工作条件等都有特定的要求。同时，大多数荧光探针的激发光和发射光都在可见光区域，由于可见光的组织穿透深度有限，对于深层组织和部位无法进行检测，即使近红外荧光成像有一定的组织穿透深度，但是由于光在传播过程中存在散射，使得荧光成像检测的最大深度约为1mm，不能满足更深组织的检测和成像。例如，过量的F-可能导致急性胃损伤，由于空间分辨率差和成像深度有限，通过荧光成像难以检测到F-。因此，在深层组织，实现高灵敏高特异性的F-检测是一个巨大的挑战。目前，基于光声成像(PhotoacousticImaging，PAI)的分子检测技术成为一种新型的检测方法。PAI是一种非侵入性、无电离辐射的、结合了光热转换与声波检测的成像方法。在光照下，PAI造影剂将光转化为热量，同时伴随着热膨胀，产生超声信号，被光声探头捕获。由于声波在传递过程中散射较少，PAI可达到约60mm的成像深度。因此，PAI可以提供深层组织的一些特殊目标的高分辨率图像信息。例如，氧气浓度、离子浓度、肿瘤生长等。从分子检测到疾病追踪等领域，PAI已被广泛涉及这些领域。但是，目前还没有基于PAI技术检测氟离子的分子探针。因此，基于PAI检测F-的技术非常值得开发和应用。
技术实现思路
鉴于上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种分子探针及其制备方法与应用，旨在解决现有氟离子检测方法灵敏度低、特异性差，难以实现对深层组织中的氟离子进行检测的问题。本专利技术的技术方案如下：一种分子探针，其结构式如下所示：其中，R＝-CH3或-CH2-CH3一种如上所述的分子探针的制备方法，其中，当R1＝-H时，包括步骤：A、将4-溴-1,8-萘二甲酸酐与乙二胺溶解在有机溶剂中，并在25-50℃下搅拌12-24小时，冷却至室温，得分子探针中间体1；B、在乙酸钯(II)和三邻甲苯基膦存在的无水乙腈溶液中，采用4-乙酰氧基苯乙烯对所述分子探针中间体1进行烷基化处理，得分子探针中间体2；C、将所述分子探针中间体2在碱性溶剂中进行水解处理，得到分子探针。一种如上所述的分子探针的制备方法，其中，当时,包括步骤：A、将4-溴-1,8-萘二甲酸酐与乙二胺溶解在有机溶剂中，并在25-50℃下搅拌12-24小时，冷却至室温，得分子探针中间体1；B、在乙酸钯(II)和三邻甲苯基膦存在的无水乙腈溶液中，采用4-乙酰氧基苯乙烯对所述分子探针中间体1进行烷基化处理，得分子探针中间体2；C、将所述分子探针中间体2在碱性溶剂中进行水解处理，得到分子探针；D、在强碱性溶剂中对所述分子探针进行硅烷化处理，得到硅烷基化分子探针。所述的分子探针的制备方法，其中，步骤A中，所述乙二胺为N，N-二甲基乙二胺或N，N-二乙基乙二胺，所述有机溶剂为乙醇。所述的分子探针的制备方法，其中，步骤A中，在40℃下搅拌12小时。所述的分子探针的制备方法，其中，步骤C中，所述碱性溶剂为碱性的四氢呋喃溶液。所述的分子探针的制备方法，其中，步骤D中，所述强碱性溶剂为氢化钠碱化的四氢呋喃溶液；所述硅烷为叔丁基氯二苯基硅烷或叔丁基氯二甲基硅烷。一种如上所述的分子探针在检测氟离子中的应用。所述的应用，其中，所述检测的方法为紫外比色法。所述的应用，其中，所述检测的方法为荧光成像法。所述的应用，其中，所述检测的方法为光声成像法。有益效果：本专利技术上述分子探针能够实现紫外比色法、荧光成像与光声成像精确检测氟离子，灵敏度高；还能够检测牙膏中氟离子的含量，在氟离子检测方面具有良好的应用前景。同时，本专利技术上述分子探针的合成方法简单，合成条件不苛刻，操作方便。附图说明图1(a)为本专利技术实施例1中分子探针的合成路线图；(b)为分子探针的紫外吸收光谱图；(c)为分子探针的荧光光谱图；(d)为分子探针的氢核磁谱图。图2(a)为本专利技术实施例2中分子探针的紫外吸收光谱对不同浓度氟离子的响应图；(b)分子探针的荧光光谱对不同浓度氟离子的响应图。图3(a)为本专利技术实施例3中分子探针在645nm处的紫外吸收对不同阴离子的响应图；(b)为分子探针在600nm处的荧光发射对不同阴离子的响应图。图4(a，b)为本专利技术实施例4中分子探针在680nm处的光声信号对不同阴离子的响应图；(c，b)为分子探针在680nm处的光声信号对不同浓度氟离子的响应图。图5为本专利技术实施例5中分子探针在680nm处的光声信号对含有不同浓度氟离子的牙膏样品的响应图。具体实施方式本专利技术提供一种分子探针及其制备方法与应用，为使本专利技术的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本专利技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例，仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术提供了一种分子探针较佳实施例，其中，所述分子探针的结构式如下所示：其中，R＝-CH3或-CH2-CH3当时，本专利技术上述结构的分子探针，以萘二甲酰亚胺为母体结构，该母体结构为荧光发色团，具有强吸电子能力；其4位为含有硅烷基保护的酚羟基的供电子基团，所述分子探针在氟离子的存在下断裂硅氧键，脱去叔丁基硅烷基团，使得该分子探针的荧光下降，紫外吸收峰红移，在近红外区出现新的吸收，出现新的光声信号；且随着氟离子浓度增加，新产生的吸收也逐渐增强。优选地，所述分子探针的结构式如下所示：本专利技术上述结构的分子探针，以萘二甲酰亚胺为母体结构，该母体结构为荧光发色团，具有强吸电子能力；其4位为含有带苯酚的供电子基团，所述分子探针的酚羟基在氟离子的存在下发生去质子化脱去酚羟基氢，使得该分子探针的荧光下降，紫外吸收峰红移，在近红外区出现新的吸收，出现新的光声信号；且随着氟离子浓度增加，新产生的吸收也逐渐增强。本专利技术还提供了一种如上所述的分子探针的制备方法，其中，当R1＝-H时，包括步骤：A、将4-溴-1,8-萘二甲酸酐与乙二胺(如N，N-二甲基乙二胺或N，N-二乙基乙二胺)溶解在有机溶剂(如乙醇)中，并在25-50℃下搅拌12-24小时(优选地，在40℃下搅拌12小时)，冷却至室温，得分子探针中间体1(白色晶体)；B、在乙酸钯(II)和三邻甲苯基膦存在的无水乙腈溶液中，采用4-乙酰氧基苯乙烯对所述分子探针中间体1进行烷基化处理，得分子探针中间体2(深黄色固体)；C、将所述分子探针中间体2在碱性溶剂(如碱性的四氢呋喃溶液)中进行水解处理，得到分子探针(橙黄色固体)。本专利技术以4-溴-1,8-萘二甲酸酐为原料，先后经过酰基化反应、烷基化反应、水解反应，最终制得分子探针。本专利技术该本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种分子探针，其特征在于，所述分子探针的结构式如下所示：

【技术特征摘要】
1.一种分子探针，其特征在于，所述分子探针的结构式如下所示：其中，R＝-CH3或-CH2-CH3。2.一种如权利要求1所述的分子探针的制备方法，其特征在于，当R1＝-H时，包括步骤：A、将4-溴-1,8-萘二甲酸酐与乙二胺溶解在有机溶剂中，并在25-50℃下搅拌12-24小时，冷却至室温，得分子探针中间体1；B、在乙酸钯(II)和三邻甲苯基膦存在的无水乙腈溶液中，采用4-乙酰氧基苯乙烯对所述分子探针中间体1进行烷基化处理，得分子探针中间体2；C、将所述分子探针中间体2在碱性溶剂中进行水解处理，得到分子探针。3.根据权利要求2所述的分子探针的制备方法，其特征在于，步骤A中，所述乙二胺为N，N-二甲基乙二胺或N，N-二乙基乙二胺。4.根据权利要求2所述的分子探针的制备方法，其特征在于，步骤C中，所述碱性溶剂为碱性的四氢呋喃溶液。5.一种如权利要求1所述的分子探针的制备方法，其特征在于，当时,包括步骤：A、将4-溴-1,8-萘二甲酸酐与乙二胺溶解...

【专利技术属性】
技术研发人员：林静，袁燕燕，黄鹏，曾乐立，马功成，蒋超，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：广东,44