一种水溶性亚硫酸氢根比率荧光探针及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种水溶性亚硫酸氢根比率荧光探针，所述探针是含α,β-不饱和酮的3-((3’-苯并咪唑)-羰基丙烯)-7-二乙胺基香豆素，其化学结构式如式(I)所示。本发明专利技术的探针可以选择性地与亚硫酸氢根作用，由红色变为淡蓝色，可肉眼分辨，具有荧光比率响应效应，也可以通过紫外吸收和荧光光度法进行分析。不仅可以比率检测亚硫酸氢根离子，实现细胞内的比率成像，而且做成的试纸条可以迅速裸眼检测液体样中亚硫酸氢根含量。有望在工业生产和食品检测及生物科学中发挥作用，具有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种水溶性亚硫酸氢根比率荧光探针及其应用
本专利技术涉及一种亚硫酸氢根荧光探针，尤其涉及一种水溶性亚硫酸氢根比率荧光探针及其应用；属于有机小分子荧光探针领域。
技术介绍
香豆素荧光团本身具有较大的摩尔消光系数和量子产率，经过修饰后可达到近红外发光，可用于发光材料、化学传感器以及标记生物分子。近几年利用比率荧光效应检测亚硫酸氢根，并在活体细胞中成像的研究得到不断发展。亚硫酸盐是在世界范围内广泛使用的食品添加剂，可以用作食品防腐剂和漂白剂，是十分有效的抗菌剂。人体自身在代谢过程中也会产生亚硫酸离子，但是高浓度的亚硫酸盐能引起人腹泻、过敏、血压降低、哮喘等，WHO规定每人每日亚硫酸盐的允许摄入量为0-0.7mg/kg(以二氧化硫计)。现在工业生产中释放出大量的二氧化硫，形成的酸雨严重腐蚀建筑物和庄稼，并且会导致河流湖泊过度酸化。因此在生物和实际样品中方便快捷检测亚硫酸盐需要科学研究者的继续努力。目前已经存在的亚硫酸盐的检测方法有色谱法、传感器法、电化学法、毛细管电泳和酶技术联用等，但这些方法具有很大局限性，如仪器昂贵、处理复杂、费时等，不利于检测。已申请的专利中【CN102072901B】、【CN103743726A】可以不使用大型仪器检测食品中的亚硫酸盐，但是只能用于液体样的检测。而新兴的荧光法具有操作方便，灵敏度高等特点。已授权的专利【CN102924530B】、【CN102659677B】展示了特异性检测亚硫酸盐的探针，但是分别存在着单信号检测和无法细胞成像的缺点。基于此，开发具有细胞成像能力，而且可以比率检测、裸眼识别的亚硫酸氢根荧光探针成为目前亟待解决的课题。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术要解决的问题是提供一种水溶性亚硫酸氢根比率荧光探针及其应用。本专利技术所述的水溶性亚硫酸氢根比率荧光探针，其特征在于：所述荧光探针是含α,β-不饱和酮的3-((3’-苯并咪唑)-羰基丙烯)-7-二乙胺基香豆素，其化学结构式如式(I)所示，上述的水溶性亚硫酸氢根比率荧光探针的制备方法是：由已知方法合成3-醛基-7-二乙胺基香豆素和5-乙酰基苯并咪唑，然后二者反应得到3-((3’-苯并咪唑)-羰基丙烯)-7-二乙胺基香豆素，单晶结构如图1。上述的水溶性亚硫酸氢根比率荧光探针在检测含亚硫酸氢根样品中的应用。上述应用中：所述含亚硫酸氢根样品优选是生物细胞、含亚硫酸氢根的食品或含亚硫酸氢根的溶液。本专利技术所述的水溶性亚硫酸氢根比率荧光探针在制备亚硫酸氢根裸眼检测试纸中的应用。本专利技术所述的探针3-((3’-苯并咪唑)-羰基丙烯)-7-二乙胺基香豆素可以与亚硫酸氢根在水溶液中发生迈克加成反应，阻断共轭体系，如图2所示，释放出香豆素蓝色荧光，从而达到检测的效果。具体的：配制3-((3’-苯并咪唑)-羰基丙烯)-7-二乙胺基香豆素的PBS缓冲液(CTAB1mM,pH＝7.4)的溶液，分别定量加入微升级的Cys,GSH,巯基乙醇,2-氨基吡啶,HSO3-,CH3CO2-,ClO3-,CN-,CO32-,H2PO4-,HCO32-,HPO42-,F-,Cl-,Br-,I-,IO3-,NO2-,NO3-,S2-,S2O32-,SO32-,SO42-的水溶液。通过紫外可见分光光度法和荧光分光光度法测试其对不同硫醇、常见阴离子的选择性和响应能力。结果显示探针3-((3’-苯并咪唑)-羰基丙烯)-7-二乙胺基香豆素对亚硫酸氢根有很好的选择性，加入亚硫酸氢根前后对照显示荧光发射波长发生了147nm的蓝移，具有非常好的比率响应。见图3，4。在加入1.0μM的3-((3’-苯并咪唑)-羰基丙烯)-7-二乙胺基香豆素的A549活细胞中不加入NaHSO3和加入NaHSO3对照细胞染色荧光显微成像变化。荧光成像显示3-((3’-苯并咪唑)-羰基丙烯)-7-二乙胺基香豆素渗透进细胞内。对照组A细胞蓝色通道无荧光，红色通道亮色荧光。对照组B蓝色通道显荧光，红色通道荧光淬灭。见图5。在不同浓度NaHSO3水溶液中加入0.01mg/mL的3-((3’-苯并咪唑)-羰基丙烯)-7-二乙胺基香豆素滤纸，观察可见光和紫外灯下荧光变化。结果显示随亚硫酸氢钠浓度增大，可见光下试纸由淡红色变为淡蓝色，紫外灯下试纸由红色变为蓝色。见图6。本专利技术提供的水溶性亚硫酸氢根比率荧光探针3-((3’-苯并咪唑)-羰基丙烯)-7-二乙胺基香豆素可以选择性地与亚硫酸氢根作用，由红色变为淡蓝色，可肉眼分辨，具有荧光比率响应效应，也可以通过紫外吸收和荧光光度法进行分析。不仅可以比率检测亚硫酸氢根离子，实现细胞内的比率成像，而且做成的试纸条可以迅速裸眼检测液体样中亚硫酸氢根含量。有望在工业生产和食品检测及生物科学中发挥作用，具有广阔的应用前景。附图说明图1为3-((3’-苯并咪唑)-羰基丙烯)-7-二乙胺基香豆素单晶结构示意图。图2为3-((3’-苯并咪唑)-羰基丙烯)-7-二乙胺基香豆素与亚硫酸氢钠加成产物的高分辨质谱。图3为3-((3’-苯并咪唑)-羰基丙烯)-7-二乙胺基香豆素的PBS缓冲液(CTAB1mM，pH＝7.4)的溶液加入常见阴离子和多种硫醇的紫外吸收图谱。图4为3-((3’-苯并咪唑)-羰基丙烯)-7-二乙胺基香豆素的PBS缓冲液(CTAB1mM，pH＝7.4)的溶液加入常见阴离子和多种硫醇的荧光发射图谱。图5为3-((3’-苯并咪唑)-羰基丙烯)-7-二乙胺基香豆素在A549细胞内荧光显微成像图。其中：A组是在37℃条件下，A549细胞在加入1.0μM的3-((3’-苯并咪唑)-羰基丙烯)-7-二乙胺基香豆素的细胞培养液中培养1小时；B组为A549细胞在加入1.0μM的2-(3-乙酰基)香豆素基丙烯酸酯的细胞培养液中培养1小时，PBS缓冲溶液洗涤三次后，然后再在含有5mMNaHSO3的细胞培养液中浸泡0.5小时的图像。图6为3-((3’-苯并咪唑)-羰基丙烯)-7-二乙胺基香豆素作为检测亚硫酸氢根的试纸在可见光及紫外灯下获得的照片。其中：用0.01mg/mL的3-((3’-苯并咪唑)-羰基丙烯)-7-二乙胺基香豆素溶液浸泡滤纸，烘干制成试纸条，然后浸入不同浓度的亚硫酸氢钠水溶液(a:0,b:1×10-5M,c:1×10-4M,d:1×10-3M,e:1×10-2M,f:1×10-1M)，在可见光及紫外灯下拍照即可。具体实施方式实施例1由已知方法合成3-醛基-7-二乙胺基香豆素与5-乙酰基苯并咪唑，然后二者反应得到具有红色荧光的3-((3’-苯并咪唑)-羰基丙烯)-7-二乙胺基香豆素。具体是：将3-醛基-7-二乙胺基香豆素(1，5.0mmol)，5-乙酰基苯并咪唑(2，7.5mmol)和1mL哌啶加入到100mL无水乙醇中，加热至回流，反应9小时后冷至室温，有红色固体析出，抽滤，乙醇洗三次，粗产品用乙醇重结晶得到鲜红色固体即为3-((3’-苯并咪唑)-羰基丙烯)-7-二乙胺基香豆素(BICO)，熔点：287-292℃，产率61％。单晶见图1。红外测定(KBr,cm-1):3250(NH),3063(ArH),2969(CH2CH3),1721(C＝O),1563(C＝C)。核磁共振氢谱测定：1HNMR(400MHz,DMSO-d6):δ＝1.09(t,J＝7.0Hz本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水溶性亚硫酸氢根比率荧光探针，其特征在于：所述荧光探针是含α,β‑不饱和酮的3‑((3’‑苯并咪唑)‑羰基丙烯)‑7‑二乙胺基香豆素，其化学结构式如式(I)所示，

【技术特征摘要】
1.一种水溶性亚硫酸氢根比率荧光探针在制备亚硫酸氢根裸眼检测试纸中的应用，其中：所述荧光探针是含α,...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵宝祥，苗俊英，戴溪，张涛，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东;37