三苯胺-喹啉衍生物和采用其修饰的用于检测癌基因相关G-四链体的光纤传感器制造技术

本发明专利技术属于分子生物学领域，具体涉及三苯胺‑喹啉衍生物和采用其修饰的用于检测癌基因相关G‑四链体的光纤传感器，本发明专利技术提供了全新结构的三苯胺‑喹啉衍生物，该喹啉衍生物通过本发明专利技术的方法修饰具有活化羟基的光纤表层得到光纤传感器，该光纤传感器能够快速特异性检测HRAS G‑四链体和HTG‑21 G‑四链体，弥补了光纤DNA传感器检测G4–链体DNA的空缺，由于许多癌症疾病的引发是由于体内细胞G4–链体DNA的过度表达，本发明专利技术为特异性检测G4 DNA提供一种高效快捷的传感器，该传感器有望应用于生物和临床分析。

Trianiline-Quinoline Derivatives and Optical Fiber Sensors Modified with them for Detecting Oncogene-related G-quadruplexes

The invention belongs to the field of molecular biology, in particular to triphenylamine quinoline derivatives and optical fiber sensors modified with them for detecting G_quadruplex related to oncogene. The invention provides a novel structure of triphenylamine quinoline derivatives. The quinoline derivatives modify the optical fiber surface with activated hydroxyl groups to obtain optical fiber sensors by the method of the invention, and the optical fiber sensor energy is obtained. It can detect HRAS G_quadruplex and HTG_21 G_quadruplex quickly and specifically, which makes up for the vacancy of optical fiber DNA sensor in detecting G4_strand DNA. Because many cancer diseases are caused by the overexpression of G4_strand DNA in cells in vivo, the present invention provides an efficient and fast sensor for the specific detection of G4_DNA. The sensor is expected to be used in biological and clinical analysis.

【技术实现步骤摘要】
三苯胺-喹啉衍生物和采用其修饰的用于检测癌基因相关G-四链体的光纤传感器
本专利技术属于分子生物学领域，具体涉及三苯胺-喹啉衍生物和采用其修饰的用于检测癌基因相关G-四链体的光纤传感器。
技术介绍
光纤DNA传感器是近十几年来发展起来的一种对基因快速检测的新技术，是分子生物学、分析化学、光电子学和表面化学等的交叉技术。光纤DNA传感器对基因的检测具有灵敏度高、特异性好，无放射性标记的危险性，也具有快速、灵敏、操作简便、无污染、分子识别等功能，且易于排出非特异性因素的干扰。光纤DNA传感器由固定有已知的核苷酸序列的ssDNA或dsDNA的电极(探头)和换能器两部分组成。目前，光纤DNA传感器已知的核苷酸序列的单链DNA通过固定化技术固定在光纤表面形成传感器的敏感元件，光纤头上的ssDNA或dsDNA探针与待测样品的目标DNA杂交，形成dsDNA或三联体DNA，杂交反应在传感器敏感元件上直接完成，换能器将杂交过程所产生的变化转换成光等物理信号，从而检测DNA。其检测原理是基于DNA碱基互补配，因此，探针对折叠成稳定的G-四链体结构无法检测。专利CN106397316A公开了一种具有电荷转移特性的荧光探针，该荧光探针的为一三苯胺-喹啉衍生物，其具体结构为：该荧光探针通过荧光光谱特异性检测和识别G-四链体结构的DNA，实现G-四链体结构与其他单、双链DNA的区分。
技术实现思路
本专利技术提供不同于上述荧光探针的三苯胺-喹啉衍生物，该衍生物在式I的基础上进行了改进，采用该衍生物修饰光纤表层，能够得到特异性识别和检测G-四链体的光纤传感器，尤其是该光纤传感器还可特异性识别和区分HRASG-四链体和HTG-21G-四链体。三苯胺-喹啉衍生物，其结构如式II所示，其中，R1＝-NH(CH2)nN(CH3)2或R2＝H，CHO或n＝2，3或4，m＝0，1，2，3，或5，X-为Cl-，Br-或l-。，优选的，所述三苯胺-喹啉衍生物的结构如式II所示，更为优选的，所述R2＝H。优选的，所述x-为I-。优选的，上述三苯胺-喹啉衍生物的合成方法为：以三苯胺为起始原料，采用DMF和三氯氧磷在三苯胺的苯环对位上引入两个或三个甲酰基得到N，N-二(4-甲酰苯基)苯胺或三(4-甲酰苯基)胺，然后与4-氯-1，2-二甲基喹啉-1-卤化物和N1，N1-二甲基乙二胺或N-甲基哌嗪反应，得到式II所示化合物。上述三苯胺-喹啉衍生物在制备检测G-四链体的传感器中的应用。本专利技术还提供一种采用上述三苯胺-喹啉衍生物修饰的用于检测癌基因相关G-四链体的光纤传感器，所述光纤传感器的结构基础是基于马赫-曾德尔干涉原理的光纤传感器(Mach–Zehnderinterferometer)，其测量臂表层修饰有式II所示的三苯胺-喹啉衍生物。优选的，所述光纤传感器为表层修饰有式II所示三苯胺-喹啉衍生物的薄芯光纤(Thin-CoreFiber)，所述薄芯光纤两端熔接有两根单模光纤。优选的，所述修饰的具体方法为：(1)薄芯光纤表层–OH激活：采用piranha溶液对薄芯光纤表层进行亲水处理，得到活化-OH薄芯光纤，所述piranha溶液中浓硫酸与过氧化氢溶液的体积比为70～80:20～30。(2)光纤表层硅烷化：将活化-OH薄芯光纤浸入APTES((3-氨基丙基)三乙氧基硅烷)溶液，溶液中的APTES与-OH结合使APTES组装至光纤表层得到硅烷化薄芯光纤。(3)光纤表层探针分子固载：将硅烷化薄芯光纤浸入上述式II或式III所示三苯胺-喹啉衍生物的甲醇溶液中回流反应，再使用氰基硼氢化钠还原得到氨基-喹啉修饰的薄芯光纤。优选的，采用piranha溶液对薄芯光纤表层进行亲水处理前，还采用了10％硝酸溶液处理薄芯光纤表层除去污染物。更为优选的，所述piranha溶液中浓硫酸与过氧化氢溶液的体积比为80:20。优选的，所述三苯胺-喹啉衍生物的甲醇溶液的质量浓度为0.4mg/mL。优选的，上述薄芯光纤的长度为2～10cm，芯径为2.5μm。上述光纤传感器在检测G-四链体领域的应用。本专利技术提供的光纤传感器与光谱仪和电脑连接形成的检测装置可实现对G-四链体DNA的检测，上述检测装置也属于本专利技术的保护范围。本专利技术的有益效果在于：本专利技术提供了全新结构的三苯胺-喹啉衍生物，该喹啉衍生物通过本专利技术的方法修饰具有活化羟基的光纤表层得到光纤传感器，该光纤传感器能够快速特异性检测HRASG-四链体和HTG-21G-四链体，其弥补了光纤DNA传感器检测G4–链体DNA的空缺。由于许多癌症疾病的引发是由于体内细胞G4–链体DNA的过度表达，本专利技术的传感器可简便快捷的检测G4DNA，有望应用于生物和临床分析。附图说明图1是本专利技术实施例1中的合成式II所示化合物的合成路线；图2是本专利技术式II所示的部分化合物；图3是本专利技术Mach-Zehnder光纤传感器中对薄芯光纤表层改性的原理图；图4是本专利技术组装有三苯胺-喹啉衍生物的Mach-Zehnder光纤传感器；图5是G-四链体滴定化合物k的发射光谱和荧光增强倍数；其中a)HRASG-四链体DNA滴定化合物I的发射光谱；b)各种G-四链体DNA，ssDNA和dsDNA滴定化合物I的荧光增强倍数。图6是采用本专利技术的光纤传感器检测DNA的示意图；图7是本专利技术的光纤传感器在不同HRAS浓度下的光谱响应，其中，a)为光纤传感器在无HRAS对的溶液中的稳定光谱响应；b)为光纤传感器在不同HRAS浓度下的A峰光谱响应；c)为光纤传感器在不同HRAS浓度下的B峰光谱响应；d)为A峰在不同HRAS浓度下的波长漂移；e)为B峰在不同HRAS浓度下的波长漂移。图8是本专利技术的光纤传感器对DNA的选择性，其中，a)为A峰检测各种G-四链体DNA，ssDNA和dsDNA相对波长漂移；b)为B峰检测各种G-四链体DNA，ssDNA和dsDNA相对波长漂移。具体实施方式以下结合实施例和附图对本专利技术进行进一步的说明，以便更深入的理解本专利技术。本实施例中所用试剂和材料的来源如下：三苯胺、(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷、甲基碘、三氯氧磷、苯胺、N，N-二甲基乙二胺和乙酰乙酸乙酯购自Aldrich。从成都科龙化工试剂厂获得甲醇，乙醇，N，N-二甲基甲酰胺(DMF)，多磷酸和乙酸乙酯。薄芯纤维(TCF，芯直径2.5μm，Nufern460-HP)购自上海昊量光电设备有限公司。所有寡核苷酸均购自生工生物工程(上海)股份有限公司。(中国)。在测试之前，通过在95℃加热5分钟使寡核苷酸退火，然后逐渐冷却至室温并在该温度下保持30分钟。使用TMS作为DMSO-d6/CDCl3中的内标，在600MHz核磁仪上测量1HNMR谱图。在具有ESI检测器的岛津LCMS-2010A质谱(MS)仪器上检测质谱。采用MicronOpticsSM125光纤光栅传感解调仪记录光谱响应。本专利技术中使用的寡核苷酸的序列比对如下表所示：实施例1本专利技术三苯胺-喹啉衍生物的合成本专利技术提供了两种类型三苯胺-喹啉衍生物，如式II所示，以下给出式II中的某一化合物的合成过程，其合成路线如下：1.三苯胺-喹啉衍生物(式II)的合成4-羟基-2-甲基喹啉(化合物c)：向等摩尔的苯胺(43.5g，465mmol)和乙酰乙酸乙酯(60.6g，465本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.三苯胺‑喹啉衍生物，其结构如式II所示，

【技术特征摘要】
1.三苯胺-喹啉衍生物，其结构如式II所示，其中，R1＝-NH(CH2)nN(CH3)2或R2＝H，CHO或n＝2，3或4，m＝0，1，2，3，4或5，X为Cl，Br或I。2.根据权利要求1所述的三苯胺-喹啉衍生物，其特征在于，所述式II中，R2＝H，优选的，所述为更为优选的，所述R1＝-NH(CH2)nN(CH3)2。3.根据权利要求1所述的三苯胺-喹啉衍生物，其特征在于，所述三苯胺-喹啉衍生物的合成方法为：以三苯胺为起始原料，采用DMF和三氯氧磷在三苯胺的苯环对位上引入两个或三个甲酰基得到N，N-二(4-甲酰苯基)苯胺或三(4-甲酰苯基)胺，然后与4-氯-1，2-二甲基喹啉-1-卤化物和N1，N1-二甲基乙二胺或N-甲基哌嗪反应，得到式II所示化合物。4.权利要求1-3任一项所述的三苯胺-喹啉衍生物在制备检测G-四链体的传感器中的应用。5.一种用于检测癌基因相关G-四链体的光纤传感器，其特征在于，所述光纤传感器的结构基础是基于马赫-曾德尔干涉原理的光纤传感器，其测量臂表层修饰有权利要求1-4任一项所述的三苯胺-喹啉衍生物。6.根据权利要求5所述的光线传感器，其特征在于，所述光纤传感器包括表层修饰有权利要求1-4任一项所述三苯胺-喹啉衍生物的薄芯光纤，所述薄芯光纤两端熔接有两根单模光纤，优选的，所述薄芯光...

【专利技术属性】
技术研发人员：李硕，游东辉，陶传仪，李娜，王明齐，
申请(专利权)人：重庆理工大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50