靶向线粒体苝酐荧光探针及其合成方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种靶向线粒体苝酐荧光探针，所述靶向线粒体苝酐荧光探针的分子式为C112H151O34N7P1S1，摩尔质量为2201.26g/mol。本发明专利技术提供的靶向线粒体苝酐荧光探针易于进入细胞内，细胞上载率很高，细胞通透性很好，并没有产生细胞毒性，且具有高光稳定性；本发明专利技术还公开了靶向线粒体苝酐荧光探针的合成方法，为靶向线粒体苝酐荧光探针的顺利合成提供理论及实践依据；本发明专利技术还公开了靶向线粒体苝酐荧光探针在监测活细胞中线粒体形态和数量的试剂中的应用。

【技术实现步骤摘要】
靶向线粒体苝酐荧光探针及其合成方法和应用
本专利技术涉及功能高分子技术、分析化学和生物分析化学
，特别涉及一种靶向线粒体苝酐荧光探针及其合成方法和应用。
技术介绍
线粒体作为真核细胞中的能量转化细胞器，是细胞进行有氧呼吸的主要场所，参与众多的新陈代谢过程，并且具有独立的遗传体系，被称为细胞的“动力工厂”。线粒体在真核细胞中发挥着重要作用，例如，线粒体利用糖酵解，谷氨酰胺和脂肪酸来产生ATP以满足细胞的能量需求，此外，通过线粒体基质中的Ca2+浓度的调节和活性氧(ROS)的释放，线粒体被视为信号细胞器。线粒体功能异常与许多疾病密切相关，其功能缺失会导致糖尿病、衰老等疾病。因此，开发线粒体相关荧光探针以用于监测线粒体形态和数量对相关疾病的生物学研究和诊断是非常重要的。自线粒体被发现以来，就得到了科研人员的广泛关注，时至今日，线粒体依然是生命医学等领域的研究热点。对于活细胞器的成像，荧光分析与成像技术具有灵敏度高、分辨率高、选择性好、可实时监测、对生命体损伤小等优势在生物化学、医疗诊断等方面得到了广泛的研究和应用，可用来观察其他技术无法观察到的组织形态细节。且荧光探针具有标记简便、响应时间快等优点，因此，它已经成为探究线粒体形态微观结构和线粒体生命活动等领域的重要手段。近年来，已经开发了相当多的荧光染料来选择性地对线粒体基质进行染色，如罗丹明123、JC-1，这些荧光染料准确定位于线粒体并特异性识别活性小分子，为细胞的可视化和线粒体功能研究提供了可能。然而，就目前的线粒体荧光探针来看，多数探针都存在定位能力弱，光稳定性差，细胞毒性大，渗透性差等缺点。因此，开发性能良好的荧光探针仍然是一项艰巨的任务。
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靶向线粒体苝酐荧光探针，其具有良好水溶性，并具有良好的线粒体靶向功能；本专利技术还有一个目的是提供一种靶向线粒体苝酐荧光探针的合成方法，为靶向线粒体苝酐荧光探针的顺利合成提供理论及实践依据；本专利技术还有一个目的是提供一种靶向线粒体苝酐荧光探针在监测活细胞中线粒体形态和数量的试剂中的应用。为了实现根据本专利技术的这些目的和其它优点，提供了一种靶向线粒体苝酐荧光探针，其特征在于，其结构式为：所述靶向线粒体苝酐荧光探针的分子式为C112H151O34N7P1S1，摩尔质量为2201.26g/mol。一种所述的靶向线粒体苝酐荧光探针的合成方法，所述靶向线粒体苝酐荧光探针的合成路线为：优选的是，化合物Ⅰ的合成方法为：将30.59mmol苝酐与98mL质量分数为98％的浓硫酸混合并室温搅拌反应12h获得反应液A；将1.15mmolI2加入反应液A中获得反应液B；将反应液B升温至85℃，并在2小时内向反应液B中连续匀速滴加液溴30.3mmol，，滴加完后，85℃下反应10h获得反应液C，将其浓缩并真空干燥以获得化合物Ⅰ。优选的是，化合物Ⅲ的合成方法为：将2.11mmol化合物Ⅰ与4.4mmol化合物Ⅱ混合获得反应液D；将8.65mmol醋酸溶于10mLN-甲基-2-吡咯烷酮中获得反应液E；在氮气保护条件下，将反应液E加入反应液D中回流反应1h，85℃油浴；停止反应，减压蒸出溶剂，真空干燥并分离提纯获得化合物Ⅲ。优选的是，化合物Ⅳ的合成方法为：将0.016mmol化合物Ⅲ和K2CO30.02mmol混合均匀获得反应液F；将0.043mmol醚脂苯硫酚加入反应液F中获得反应液G，之后用N-甲基-2-吡咯烷酮洗去反应液G中残留的醚脂苯硫酚；在氮气保护条件下，将反应液G在80℃油浴中反应5h反应液H；停止反应后，将反应液H在90℃减压抽出N-甲基-2-吡咯烷酮，之后90℃高温烘干反应液H获得化合物Ⅳ。优选的是，化合物V的合成方法为：将0.2538mmol的化合物Ⅳ溶解于0.5ml的二氯甲烷中获得反应液I；将反应液I与0.5ml三氟乙酸室温混合并搅拌均匀获得反应液J，将所述反应液J浓缩制备化合物V。优选的是，化合物Ⅵ的合成方法为：将0.0052mmol化合物V与2ml三氯甲烷混合后，冰浴20min获得反应液K；向反应液K中加入0.0104mmol的碳化二亚胺，冰浴30min后获得反应液L；撤去冰浴之后，向所述反应液L中依次加入0.0157mmol的(2-氨基乙基)三苯基溴化膦、0.0104mmol1-羟基苯并三唑和1ml三氯甲烷CHCl3后，在室温下搅拌混合均匀获得反应液M；将所述反应液M点板得化合物Ⅵ。一种所述的靶向线粒体苝酐荧光探针在监测活细胞中线粒体形态和数量的试剂中的应用。本专利技术至少包括以下有益效果：本专利技术提供的靶向线粒体苝酐荧光探针，利用苝酐具有优异光稳定性的特点，设计合成高光稳定性的靶向线粒体荧光探针，解决现有线粒体探针光稳定性差、背景复杂的问题；本专利技术提供的靶向线粒体苝酐荧光探针，选用生物友好的亲水性树状多肽PEO链作为水溶性致溶基团，在实现靶向线粒体苝酐荧光探针良好水溶性的同时，改善探针细胞相容性，同时，利用树状多肽PEO链容易通过细胞膜的性质，使靶向线粒体苝酐荧光探针能容易进入活细胞内；本专利技术提供的靶向线粒体苝酐荧光探针，选用三苯基膦阳离子作为细胞线粒体定位基团，利用膦正离子容易克服线粒体膜电势的特点，使靶向线粒体苝酐荧光探针容易进入线粒体内，并在线粒体内积累，解决普通荧光探针靶向性较差的问题。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为本专利技术所述的靶向线粒体苝酐荧光探针的紫外吸收图谱；图2为本专利技术所述的靶向线粒体苝酐荧光探针的荧光图谱；图3为不同时间和浓度下所述的靶向线粒体苝酐荧光探针的细胞相容性：Hela细胞；图4为不同时间和浓度下所述的靶向线粒体苝酐荧光探针的细胞相容性：A549细胞；图5为所述的靶向线粒体苝酐荧光探针与MTG在Hela细胞线粒体内的共定位：(a)明场，(b)MTG(λex＝488nm，λem＝500-600nm)，(c)合成探针(λex＝568nm，λem＝590-700nm)，(d)MTG与合成探针合图；图6为不同浓度下探针在活细胞内的共聚焦荧光成像(λex＝568nm，λem＝590-700nm)；图7为本专利技术所述的靶向线粒体苝酐荧光探针在细胞内的共聚焦荧光成像照片，其中，以示出随着时间的延长各细胞中的荧光稳定性；图8为本专利技术所述的靶向线粒体苝酐荧光探针的光稳定性曲线；图9为不同浓度下靶向线粒体苝酐荧光探针的荧光强度重叠图：a)靶向线粒体苝酐荧光探针荧光强度分析；b)靶向线粒体苝酐荧光探针灵敏度分析；图10为不同浓度的靶向线粒体苝酐荧光探针的细胞周期图像：a)0μM，b)5μM，c)10μM，d)20μM，e)50μM，f)100μM。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。实施例1一种靶向线粒体苝酐荧光探针，其特征在于，其结构式为：所述靶向线粒体苝酐荧光探针的分子式为C112H151O34N7P1S1，摩尔质量为2201.26g/mol本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种靶向线粒体苝酐荧光探针，其特征在于，其结构式为：

【技术特征摘要】
1.一种靶向线粒体苝酐荧光探针，其特征在于，其结构式为：所述靶向线粒体苝酐荧光探针的分子式为C112H151O34N7P1S1，摩尔质量为2201.26g/mol。2.一种如权利要求1所述的靶向线粒体苝酐荧光探针的合成方法，其特征在于，所述靶向线粒体苝酐荧光探针的合成路线为：3.如权利要求2所述的靶向线粒体苝酐荧光探针的合成方法，其特征在于，化合物Ⅰ的合成方法为：将30.59mmol苝酐与98mL质量分数为98％的浓硫酸混合并室温搅拌反应12h获得反应液A；将1.15mmolI2加入反应液A中获得反应液B；将反应液B升温至85℃，并在2小时内向反应液B中连续匀速滴加液溴30.3mmol，滴加完后，85℃下反应10h获得反应液C，将其浓缩并真空干燥以获得化合物Ⅰ。4.如权利要求2所述的靶向线粒体苝酐荧光探针的合成方法，其特征在于，化合物Ⅲ的合成方法为：将2.11mmol化合物Ⅰ与4.4mmol化合物Ⅱ混合获得反应液D；将8.65mmol醋酸溶于10mLN-甲基-2-吡咯烷酮中获得反应液E；在氮气保护条件下，将反应液E加入反应液D中回流反应1h，85℃油浴；停止反应，减压蒸出溶剂，真空干燥并分离提纯获得化合物Ⅲ。5.如权利要求2所述的靶向线粒体苝酐荧光探针的合成方法，其特征在于，化合物Ⅳ的合成方法为：将0.016mmol化合物Ⅲ和K2...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘红梅，刘恺，孙竹兴，吕树芳，王佳，高保祥，
申请(专利权)人：河北大学，
类型：发明
国别省市：河北,13