一种近红外GSH荧光探针的制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种近红外GSH荧光探针的制备方法和应用，该荧光探针的结构式为：。一方面，用费舍尔氏醛来增加罗丹明的波长，使波长延长到750 nm；另一方面，利用分析物的SH与探针的醛基之间发生加成‑水解反应，实现GSH与Cys、Hcy的区分。这是第一个基于罗丹明衍生物的能将GSH与Cys及Hcy高效区分的近红外荧光探针，该探针对GSH表现出很高的灵敏度。而且，当pH值在6.0到8.0之间时，不影响荧光探针对GSH的测定，该荧光探针与GSH响应迅速，且该探针不受其他生物硫醇（Cys，Hcy）以及其它19种氨基酸的干扰，表现出很好的选择性。最重要的是，该探针还可以应用于生物成像，检测细胞内及组织中的GSH。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于荧光探针
，具体涉及一种近红外GSH荧光探针的制备方法和应用。
技术介绍
谷胱甘肽(GSH)、半胱氨酸(Cys)以及同型半胱氨酸(Hcy)统称为生物硫醇，它们在许多生理和病理过程中都发挥着重要的作用(文献1:Shang,L.；Qin,C.J.；Wang,T.；Wang,M.；Wang,L.X.；Dong,S.J.J.Phys.Chem.C.2007,111,13414-13417.)。在细胞内，GSH是这三者中含量最丰富的，含量为1.0-15mM(文献2:Hassan,S.S.M.；Rechnitz,G.A.Anal.Chem.1982,54,1972-1976.)。研究表明，谷胱甘肽的水平异常与许多疾病有关，包括癌症，肝损伤，艾滋病，老年痴呆症，以及疾病所造成的老化(文献3:Estrela,J.M.；Ortega,A.；Obrador,E.Crit.Rev.Clin.Lab.Sci.2006,43,143-181.文献4:Herzenberg,L.A.；De Rosa,S.C.；Dubs,J.G.；Roederer,M.；Anderson,M.T.；Ela,S.W.；Deresinski,S.C.；Herzenberg,L.A.Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.1997,94,1967-1972.文献5:Banerjee,S.；Kar,S.；Perez,J.M.；Santra,S.J.Phys.Chem.C.2009,113,9659-9663.)。因此，设计一种有效检测谷胱甘肽的方法，以便更好地了解其生理和病理功能，是具有重要意义的。由于对检测谷胱甘肽含量的需求越来越大，一些基于不同荧光团的荧光探针已经被合成，例如氟硼吡咯(文献6:Li,X.；Qian,S.J.；He,Q.J.；Yang,B.；Li,J.；Hu,Y.Z.Org.Biomol.Chem.2010,8,3627–3630.)、香豆素类(文献7:Kim,G.J.；Lee,K.；Kwon,H.；Kim,H.J.Org.Lett.2011,13,2799–2801.)、方酸类(文献8:Sreejith,S.；Divya,K.P.；Ajayaghosh,A.Angew.Chem.2008,120,8001–8005.)、花青素类(文献9:Niu,L.Y.；Guan,Y.X.；Chen,Y.Z.；Wu,L.Z.；Tung,C.H.；Q.Z.Yang,Chem.Soc.Rev.2015,44,6143-6160)以及荧光素类(文献10:Chen,X.；Ko,S.K.；Kim,M.J.；Shin,I.；Yoon,J.Chem.Commun.2010,46,2751–2753.)等。我们注意到，尽管这些荧光探针对谷胱甘肽的检测有着重要的意义，但他们的缺点仍然存在。他们主要存在两方面的问题，一方面，由于GSH、Cys和Hcy结构上非常相似，因此区分GSH、Cys和Hcy是很困难的。另一方面，一般探针的发射波长都是在可见光区域，这将阻碍探针在生物系统中的应用。因此，设计和合成一个近红外探针且能区分GSH和Cys/Hcy是迫在眉睫的。近红外染料的波长范围一般是在650-900nm，且在体外和体内检测小分子具有独特优势，如组织深层渗透，对生物样品小的光损伤，背景荧光少，从而在生物体内检测小分子时产生的干扰小(文献11:Yuan,L.；Lin,W.Y.；Zhao,S.；Gao,W.S.；Chen,B.；He,L.W.；Zhu,S.S.J.Am.Chem.Soc.2012,134,13510-13523.)。因此，到目前为止，已经有少量的近红外荧光探针已被设计并用于检测谷胱甘肽(文献12:Yu,F.；Li,P.；Song,P.；Wang,B.；Zhao,J.；Han,K.Chem.Comm.2012,48,4980-4982.文献13:Lim,S.Y.；Hong,K.H.；Kim,D.I.；Kwon,H.；Kim,H.J.J.Am.Chem.Soc.2014,136,7018-7025.文献14:Xu,K.；Qiang,M.；Gao,
W.；Su,R.；Li,N.；Gao,Y.；Tang,B.Chem.Sci.2013,4,1079-1086.文献15:Li,M.；Wu,X.；Wang,Y.；Li,Y.；Zhu,W.；James,T.D.Chem.Comm.2014,50,1751-1753.)。值得我们注意的是，大多数这些近红外荧光探针是花菁染料。然而这些近红外荧光探针存在着一些缺点。首先，大部分的荧光探针具有低的荧光量子产率(通常远小于0.25)。因此，由于这些探针有高背景信号和低的荧光信号，故用于生物成像时对比度较低。其次，所报导的这些探针表现出较弱的荧光变化(＜25倍)，所以当检测生物体内的谷胱甘肽时，这些探针的灵敏度往往是不够的。因此，设计一个能克服这些缺陷的并用于检测谷胱甘肽的近红外荧光探针是很重要的。近日，罗丹明染料由于其优良的光谱性能如高的荧光量子产率、低的背景荧光而备受关注(文献16:Beija,M.；Afonso,C.A.M.；Martinho,J.M.G.Chem.Soc.Rev.2009,38,2410–2433)。此外，罗丹明的内酰胺螺环状结构是没有荧光的，而由检测物引起的内酰胺结构开环会产生强烈的荧光发射。到目前为止，大部分罗丹明类荧光探针都用来检测金属阳离子(文献17:Zhao,Y.；Zhang,X.B.；Han,Z.X.；Qiao,L.；Li,C.Y.；Jian,L.X.；Shen,G.L.；Yu,R.Q.Anal.Chem.2009,81,7022–7030.文献18:Du,J.；Fan,J.；Peng,X.；Sun,P.；Wang,J.；Li,H.；Sun,S.Org.Lett.2010,12,476–479)。然而，报道过的罗丹明类探针很少有用来检测谷胱甘肽的。此外，罗丹明类荧光探针的吸收和发射只在可见光区域(500-600nm)，这限制了它们在生物成像中的应用。因此，使罗丹明类荧光探针的吸收和发射延长到近红外区是非常有必要的。本文利用罗丹明类染料具有高量子产率、低背景以及开关型的结构的优点，同时还利用了花菁染料长波长(发射峰在近红外区)的优点，设计并合成了一种基于罗丹明衍生物的近红外荧光探针，此探针具有高量子产率(Φ＝0.432)，并用于检测谷胱甘肽。一方面，用费舍尔氏醛来延长波长，使之延长到750nm；另一方面，利用分析物的SH与探针的醛基之间发生水解-加成反应，实现谷胱甘肽与半胱氨酸、同型半胱氨酸的区分。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供了一种近红外GSH的荧光探针，该荧光探针具有长波长(在近红外区)、高荧光量子产率(Φ＝0.432)、高灵敏度以及高选择性的检测GSH，并能够应用于活细胞和组织中的荧光成像。本专利技术的技术方案是，一种近红外GSH荧光探针，其结构式如下：本专利技术的荧光探针应用于GSH的检测，其特征在于探针本身处于闭环状态没有荧光，探针与GSH反应后螺环打开，从而导致荧光改变。所述的一种基于近红外GSH荧光探针的制备方法。步骤如下：化合物1的合成：将环己酮本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种近红外荧光探针（NIR‑Rh）的制备方法和应用，其结构式如下：。

【技术特征摘要】
1.一种近红外荧光探针（NIR-Rh）的制备方法和应用，其结构式如下：。2.根据权利要求1所述的一种近红外荧光探针的制备方法，其特征在于它的具体制备步骤为：1）将环己酮逐滴加入到冷却至0 ℃的浓硫酸中，随后加入2-((4-二乙氨基)-2-羟基苯甲酰基)苯甲酸，磁力搅拌回流1.5小时，停止反应；反应混合物冷却至室温后，在搅拌下将反应混合物倒入盛有冰水的烧杯中，随即加入70%高氯酸，立即产生大量红色沉淀，抽滤，用冰水洗涤固体，干燥后得到红色的固体化合物1，其中环己酮和2-((4-二乙氨基)-2-羟基苯甲酰基)苯甲酸的摩尔比为2:1，化合物1的结构为：；2）将化合物1和费舍尔氏醛溶解在无水醋酸中，在氮气保护下，磁力搅拌回流1.5小时，加水停止反应，减压蒸馏除去溶剂，粗产品通过柱层析梯度分离（CH2Cl2和CH2Cl2/C2H5OH = 200:1到20:1，V/V）得绿色固体（化合物2），其中化合物1和费舍尔氏醛的摩尔比为1:1.05，化合物2的结构为：；3）将化合...

【专利技术属性】
技术研发人员：李春艳，谢俊英，李勇飞，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43