识别半胱氨酸和谷胱甘肽的荧光探针及制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种识别半胱氨酸和谷胱甘肽的荧光探针，探针的结构为化学式：

Fluorescent probes for identification of cysteine and glutathione and their preparation and Application

The invention discloses a fluorescent probe for identifying cysteine and glutathione. The structure of the probe is chemical formula:

【技术实现步骤摘要】
识别半胱氨酸和谷胱甘肽的荧光探针及制备方法与应用
本专利技术涉及化学分析检测
更具体地说，本专利技术涉及一种识别半胱氨酸和谷胱甘肽的荧光探针及制备方法与应用的方法。
技术介绍
生物硫醇是许多蛋白质和小分子的重要组成部分，在细胞生命活动过程中具有重要作用。生物硫醇包括半胱氨酸(Cysteine，Cys)、同型半胱氨酸(Homocysteine，Hcy)和谷胱甘肽(Glutataione，GSH)等。半胱氨酸不仅是谷胱甘肽、乙酰辅酶和牛磺酸的前体，而且还使生物体硫铁络合物中硫配体的提供者，人体中缺少半胱氨酸会导致生长缓慢、毛发色素脱色、水肿、嗜睡、肝功能损伤、肌肉松弛、身体虚弱等症状，同时，半胱氨酸的浓度异常也可能会引起阿尔兹海默氏症、心血管疾病、癌症的发，具体包括细胞内氧化还原活性、异型生物质的代谢、以及细胞内信号转导和基因调控等。半胱氨酸和谷胱甘肽在生物体内含量的变化与许多疾病密切联系，并且在体内生物酶的作用下半胱氨酸和谷胱甘肽能相互转化，因此对半胱氨酸和谷胱甘肽的检测具有十分重要的意义。溶酶体具单层膜，形状多种多样，是0.5微米到几个微米的泡状结构，内含许多水解酶，溶酶体在细胞中的功能，是分解蛋白质、核酸、多糖等生物大分子，因此检测溶酶体内半胱氨酸和谷胱甘肽的浓度变化，对研究溶酶体中的半胱氨酸和谷胱甘肽的生理功能具有十分重要的科研价值。目前，用于检测区分半胱氨酸和谷胱甘肽的探针大多不具备靶向溶酶体的功能，因此开发一种既对溶酶体具有靶向定位作用，同时又能识别半胱氨酸和谷胱甘肽的探针具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。本专利技术还有一个目的是提供一种识别半胱氨酸和谷胱甘肽的荧光探针及制备方法与应用。该荧光探针不仅能靶向溶酶体，而且能识别半胱氨酸和谷胱甘肽，且荧光探针的制备合成路线简单、反应条件温和，同时该荧光探针用于环境或生物样品中半胱氨酸和谷胱甘肽的荧光检测和分析。为了实现根据本专利技术的这些目的和其它优点，提供了一种识别半胱氨酸和谷胱甘肽的荧光探针，探针的结构为化学式(Ⅰ)：本专利技术还提供了一种上述识别半胱氨酸和谷胱甘肽的荧光探针的制备方法，包括以下步骤：S1、以3-羧基-4-氯-7-二乙胺基香豆素和3-羟基-N-(2-乙基吗啉)苯甲酰胺为原料进行反应，得到中间体，中间体的结构为化学式(Ⅱ)：S2、以中间体与对硝基苯酚为原料进行反应，得到探针。优选的是，以3-羧基-4-氯-7-二乙胺基香豆素和3-羟基-N-(2-乙基吗啉)苯甲酰胺为原料进行反应得到中间体，具体过程包括：A1、向3-羧基-4-氯-7-二乙胺基香豆素中加入无水二氯甲烷搅拌溶解，然后依次加入草酰氯、无水DMF，在氩气保护下室温反应2-2.5小时，除去溶剂，再加入无水二氯甲烷溶解，得到第一反应液，其中，3-羧基-4-氯-7-二乙胺基香豆素、草酰氯、无水DMF的用量比为1mmol：8-10mmol：3-5μL，3-羧基-4-氯-7-二乙胺基香豆素与每次使用无水二氯甲烷的用量比为1mmol：3-5mL；A2、将3-羟基-N-(2-乙基吗啉)苯甲酰胺、无水三乙胺加入无水二氯甲烷搅拌溶解，得到第二反应液，其中，3-羧基-4-氯-7-二乙胺基香豆素与3-羟基-N-(2-乙基吗啉)苯甲酰胺、无水三乙胺、二氯甲烷的用量比为1mmol：0.5-1mmol：20-30mmol：3-5mL；A3、在-10-0℃条件下，将第一反应液加入第二反应液中，并反应20-40min，经纯化得到淡黄色固体，淡黄色固体即为中间体。优选的是，以中间体和对硝基苯酚为原料进行反应得到探针反应得到探针的具体过程为：向中间体、对硝基苯酚中加入无水乙腈搅拌溶解，再加入三乙胺，在氩气保护下，回流搅拌1-1.5h，经纯化得到淡黄色固体，淡黄色固体即为探针，其中，中间体、对硝基苯酚、无水乙腈、三乙胺的用量比为1mmol：0.5-1mmol：5-7mL：0.5-1mmol。本专利技术还提供了一种上述识别半胱氨酸和谷胱甘肽的荧光探针的应用，该探针用于环境或生物样品中半胱氨酸和谷胱甘肽的荧光检测和分析。本专利技术至少包括以下有益效果：第一、本专利技术不仅合成路线简单，而且反应条件温和；第二、本专利技术所述的荧光探针与对半胱氨酸(Cys)响应后荧光增强16.5倍，与谷胱甘肽(GSH)响应后荧光增强29.7倍，即对半胱氨酸(Cys)和谷胱甘肽(GSH)表现出较高的灵敏度；第三、本专利技术所述的荧光探针能够从多种氨基酸(Cys、GSH、Tyr、Val、Gly、Ala、Asp、Arg、Iso、Lys、Met、His、Phe、Thr、Ser、Pro、Glu)以及一些常见物质(KCl,CaCl2，MgCl2，ZnCl2，NaCl，H2S，H2O2)中识别区分半胱氨酸和谷胱甘肽，同时探针能够靶向溶酶体半胱氨酸、谷胱甘肽进行监测或者细胞成像的荧光探针。本专利技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本专利技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。附图说明图1为本专利技术所述其中一个实施例的中间体的氢谱谱图；图2为本专利技术所述其中一个实施例的中间体的碳谱谱图；图3为本专利技术所述其中一个实施例的中间体的质谱谱图；图4为本专利技术所述其中一个实施例的荧光探针的氢谱谱图；图5为本专利技术所述其中一个实施例的荧光探针的碳谱谱图；图6为本专利技术所述其中一个实施例的荧光探针的质谱谱图；图7为本专利技术所述其中一个实施例的荧光探针对半胱氨酸(Cys)的选择性谱图，纵坐标F490表示在发射波长为485nm时所测的荧光强度；图8为本专利技术所述其中一个实施例的荧光探针对谷胱甘肽(GSH)的选择性谱图，纵坐标F550表示在发射波长为550nm时所测的荧光强度；图9为本专利技术所述其中一个实施例的荧光探针(1.0×10-5mol/L)在PBS缓冲溶液(10mM，VDMSO/VPBS＝2/8，Ph＝7.4)中，与不同浓度半胱氨酸(Cys)作用后的荧光光谱谱图，横坐标Wavelength(nm)表示波长(纳米)，纵坐标Fl.Intensity(a.u)表示荧光强度；图10为本专利技术所述其中一个实施例的荧光探针(1.0×10-5mol/L)在PBS缓冲溶液(10mM，VDMSO/VPBS＝2/8，Ph＝7.4)中，与半胱氨酸(Cys)浓度的线性关系，横坐标Cys(μM)表示半胱氨酸的浓度，纵坐标F485表示在发射波长为485nm时所测的荧光强度；图11为本专利技术所述其中一个实施例的荧光探针(1.0×10-5mol/L)在PBS缓冲溶液(10mM，VDMSO/VPBS＝2/8，Ph＝7.4)中，与不同浓度谷胱甘肽(GSH)作用后的荧光光谱谱图，横坐标Wavelength(nm)表示波长(纳米)，纵坐标Fl.Intensity(a.u)表示荧光强度；图12为本专利技术所述其中一个实施例的荧光探针(1.0×10-5mol/L)在PBS缓冲溶液(10mM，VDMSO/VPBS＝2/8，Ph＝7.4)中，与谷胱甘肽(GSH)浓度的线性关系，横坐标GHS(μM)表示谷胱甘肽的浓度，纵坐标F550表示在发射波长为550nm时所测的荧光强度；图13为本专利技术所述其中一个实施例的荧光探针(1.0×10-5mol/L)在PBS缓冲溶液(10mM，V本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.识别半胱氨酸和谷胱甘肽的荧光探针，其特征在于，探针的结构为化学式(Ⅰ)：

【技术特征摘要】
1.识别半胱氨酸和谷胱甘肽的荧光探针，其特征在于，探针的结构为化学式(Ⅰ)：2.如权利要求1所述的识别半胱氨酸和谷胱甘肽的荧光探针的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、以3-羧基-4-氯-7-二乙胺基香豆素和3-羟基-N-(2-乙基吗啉)苯甲酰胺为原料进行反应，得到中间体，中间体的结构为化学式(Ⅱ)：S2、以中间体与对硝基苯酚为原料进行反应，得到探针。3.如权利要求2所述的识别半胱氨酸和谷胱甘肽的荧光探针的制备方法，其特征在于，以3-羧基-4-氯-7-二乙胺基香豆素和3-羟基-N-(2-乙基吗啉)苯甲酰胺为原料进行反应得到中间体，具体过程包括：A1、向3-羧基-4-氯-7-二乙胺基香豆素中加入无水二氯甲烷搅拌溶解，然后依次加入草酰氯、无水DMF，在氩气保护下室温反应2-2.5小时，除去溶剂，再加入无水二氯甲烷溶解，得到第一反应液，其中，3-羧基-4-氯-7-二乙胺基香豆素、草酰氯、无水DMF的用量比为1mmol：8-10mmol：3-5μL，3-羧基-4-氯-7-二乙胺基香豆素与每次使用无水二氯甲烷的用量比为1mmol：3-...

【专利技术属性】
技术研发人员：盛家荣，谌文强，徐丽珍，张会，
申请(专利权)人：广西师范学院，
类型：发明
国别省市：广西,45