可逆指示生理酸性环境的近红外荧光基团制造技术

本发明专利技术属分子影像试剂领域，涉及可逆指示生理酸性环境的近红外荧光基团；该类近红外荧光基团具有如式(Ⅰ)所示的结构。本发明专利技术提供了所述近红外荧光基团的制备方法，以花箐类荧光基团为母体，对羧酸苯基通过碳-碳键(C-C键)取代荧光基团中位，构建两端均修饰有供电子基团D-π-D结构；一端含有供电子基团，另一端未修饰D-π结构；以及一端为供电子基团，另一端为吸电子基团D-π-A结构的三种电子推拉体系。本发明专利技术所述的近红外荧光基团均能高灵敏度、瞬时、可逆指示生理pH变化；该类近红外荧光基团不但能实现生理酸性环境的高信噪比示踪，还能通过监测肿瘤、缺血、炎症等疾病相关的生理酸性环境变化对疗效进行实时评估。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属分子影像试剂领域，涉及可逆指示生理酸性环境的近红外荧光基团；具体涉及可对生理酸性环境瞬时、可逆、高灵敏度指示的近红外荧光基团，该类荧光基团信号在生理中性条件下处于淬灭状态，在生理/病理酸性条件下其荧光信号瞬时显著增强，而当酸性环境再次发生改变，其信号强度可发生可逆变化；所述荧光基团具有pH灵敏度高、响应速度快、可逆指示、吸光系数和量子产率高、光化学性质稳定等特点。
技术介绍
现有技术公开了在光镜下可观察细胞的大小及形态、细胞器、染色体等。电子显微镜的专利技术开启了研究细胞超微结构的新纪元，如观察粗面内质网、滑面内质网和核糖体等。随着近年来新的影像学设备及技术的不断涌现，现代细胞生物学、分子生物学技术空前的进步和发展，高靶向性及灵敏度的分子探针和高时空分辨率小动物成像设备的发展等为分子影像学提供了条件。所述分子影像学是一门涉及影像学与现代分子生物学及其他学科的新兴交叉学科，其是从分子或细胞水平上成像从而达到认识疾病、阐明病变组织生物过程变化、病变细胞基因表达、代谢活性高低、病变细胞是否存活以及细胞内生物活动的状态等目的的科学。分子影像学的发展为疾病早期诊断、治疗和机制研究提供了实时、动态信息；常用的分子影像学方法主要包括光学成像、超声成像(ultrasound)、计算机断层摄影(computedtomography，CT)、核磁共振(magneticresonanceimaging，MRI)、正电子衍射成像(positron-emissiontomography，PET)和单光子衍射(single-photon-emissioncomputedtomography，SPECT)等。相对于其他活体成像技术，如超声、计算机断层摄影、核磁共振、正电子衍射成像、单光子衍射等，光学成像具有若干独特的优点，如操作简便、结果直观、测量快速、灵敏度高及费用低廉等；该技术已广泛应用于生命科学、医学研究及药物研发等领域。所述光学成像具超高灵敏度、信号收集时间短、无电离辐射、运行成本低等优点；然而，由于可见光(400–700nm)受到光信号在组织中的强吸收、散射、反射和信号衰减等因素的限制，只能在组织表面或亚表面成像(1-3mm)；而生物内源性分子血红蛋白、水、脂质等内源性分子在650-900nm近红外波长范围内的吸光率较低，加之活体组织在这一波长区域自发荧光较低，因此，近红外光可穿透较深的组织(≤2cm)并得到信噪比较高的图像。研究公开了有机小分子荧光探针是一类利用探针与目标物作用后通过荧光光谱(包括荧光强度、荧光激发与发射波长、荧光寿命和荧光偏振/各向异性等)改变实现对目标物进行探测的有机荧光功能染料。有机小分子荧光探针一般由两部分组成：荧光基团以及与受体专一性和高亲和力结合的配体或者反应位点；与其它检测方法相比，有机小分子荧光探针具有高的灵敏度、较好的选择性、操作方便、设备依赖小以及检测方法多样等优点，且与荧光显微成像技术相结合，能方便的用于目标分子的原位适时无损伤检测。利用分析物参与的温和化学反应导致探针的光物理性质发生改变是目前设计专一性荧光探针常用的方法。所述反应型荧光探针是指利用特定的化学反应对客体分子进行识别，即形成或破坏主客体分子之间强的相互作用而改变探针分子取代基的供、给电子能力或者共轭程度等，使探针体系的荧光性能(如波长、荧光强度等)发生改变从而达到对客体分子检测的目的。传统的pH敏感荧光探针即是根据此原理，利用可切断的pH敏感活性键的在一定pH下发生键断裂，导致光物理过程扰动的一类分子荧光探针；该类探针的特点是探针与目标物(H+)发生不可逆的化学反应，因而能测量累积荧光强度，灵敏度大大提高；但是，上述探针的缺点是不能用于监控细胞或活体中相关分析物的动态变化。随着分子荧光探针中涉及的信号传递机制的发展，一类新型的基于分子内电荷转移效应的分子荧光探针引起广泛关注。分子内电荷转移(ICT)是指具有推拉电子结构的分子在激发态时发生分子内电子转移，造成分子内正负电荷分离的过程。一般来说，ICT类探针分子通常由给电子基团(羟基、氨基等)和拉电子基团(醛基、苯并噻唑等)通过共轭π键相连，形成具有“推-拉”作用的大共轭体系。所述ICT类探针的识别基团与客体络合或者与客体发生化学反应后，会对荧光团电子的推-拉作用产生影响；当探针分子中供电子部分(或拉电子部分)的供(或拉)电子能力增强时，探针分子的HOMO/LUMO能级差变小，进而导致探针的吸收光谱发生红移，而荧光发射光谱随染料和分析物的不同，荧光强度可能增强、减弱或者荧光波长红移；反之，荧光团的推-拉作用被抑制，HOMO/LUMO能级差变大，其吸收波长将发生蓝移，而荧光发射光谱随染料和分析物的不同，荧光强度可能增强、减弱或者荧光波长蓝移。基于上述理论，诞生了一类新型pH敏感分子探针。pH敏感的供电子基团在不同pH条件下，可与H+发生可逆结合，从而影响其供电子能力，导致荧光光谱发生变化。相较于传统pH敏感分子探针基于活性键断裂产生的荧光信号变化，该类探针的荧光信号变化是可逆的，可用于动态监控细胞或生物体内pH的改变。细胞内pH在细胞生长、细胞内吞作用、细胞粘连、受体介导的信号传导、酶活性、离子传输和平衡、各类炎症以及肿瘤的生长等方面起着重要的作用。在生物体环境中定量检测质子的含量在细胞分析或诊断过程中起着关键作用；因此，通过合成可逆指示生理pH的近红外荧光基团，有望在活体状态下为生理酸性环境肿瘤、缺血、炎症等病灶高信噪比示踪，且能动态监测生理酸性环境pH变化，对疗效进行实时评估。综上所述，本申请的专利技术人拟提供可对生理酸性环境可瞬时、可逆、高灵敏度指示的近红外荧光基团；该荧光基团在生理中性条件下其信号处于淬灭状态，而在生理酸性环境中其荧光迅速增强；同时，其信号能够根据pH变化可逆进行指示。与现有的商品化传统近红外荧光基团相比，本专利技术所述荧光基团将具有pH灵敏度高、信噪比高、吸光系数及量子产率高、荧光波长适合、能够对生理pH变化可逆监测等优点。迄今，尚未见所述pH敏感近红外荧光探针的报道。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供可逆指示生理酸性环境的近红外荧光基团，尤其是可对生理酸性环境快速、可逆、高灵敏度监测的近红外荧光基团；所述的近红外荧光基团其信号在生理中性条件下处于淬灭状态，在生理/病理酸性条件下其荧光信号瞬时显著增强，而当酸性环境再次发生改变，其信号强度可发生可逆变化。本专利技术中，所述的可逆指示生理酸性环境的近红外荧光基团(可逆指示生理pH的近红外荧光基团)，其具有如下通式：R1-IRB-R2其中，IRB为花箐类近红外荧光基团；R1为花箐类荧光基团一端引入的pH敏感供电子叔胺基团；R2为花箐类荧光基团另一端引入的供电子/吸电子基团或H；其具有如式(Ⅰ)所示的结构：其中：R1为pH敏感叔胺基团，通式为–NR2，其中R为氢，烷基，芳香基等；R2为①同R1(D-π-D)；②吸电子基团(D-π-A)；③氢(D-π)；R3为羧基或者磺酸基；X-为氯离子，溴离子，碘离子或ClO4-；n是1，2，3，4，5，6，7或8；本专利技术中，所述卤素包括氯，溴，碘等；本专利技术中，所述烷基包括甲基，乙基，丙基，异丙基，丁基，异丁基等；本专利技术中，所述芳香基包括本文档来自技高网...

【技术保护点】
如下通式的可逆指示生理酸性环境的近红外荧光基团：R1‑IRB‑R2其中，IRB为花箐类近红外荧光基团；R1为花箐类荧光基团一端引入的pH敏感供电子叔胺基团；R2为花箐类荧光基团另一端引入的供电子/吸电子基团或H。

【技术特征摘要】
1.如下通式的可逆指示生理酸性环境的近红外荧光基团：R1-IRB-R2其中，IRB为花箐类近红外荧光基团；R1为花箐类荧光基团一端引入的pH敏感供电子叔胺基团；R2为花箐类荧光基团另一端引入的供电子/吸电子基团或H。2.按权利要求1所述的可逆指示生理酸性环境的近红外荧光基团，其特征在于，具有如式(Ⅰ)所示的结构：其中：R1为pH敏感叔胺基团，通式为–NR2，其中R为氢，烷基，芳香基等；R2为①同R1(D-π-D)；②吸电子基团(D-π-A)；③氢(D-π)；R3为羧基或者磺酸基；X-为氯离子，溴离子，碘离子或ClO4-；n是1，2，3，4，5，6，7或8。3.按权利要求2所述的可逆指示生理酸性环境的近红外荧光基团，其特征在于，所述卤素选自氯、溴或碘。4.按权利要求2所述的可逆指示生理酸性环境的近红外荧光基团，其特征在于，所述烷基选自甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基或异丁基。5.按权利要求2所述的可逆指示生理酸性环境的近红外荧光基团，其特征在于，所述芳香基选自苯基、萘基或取代苯基。6.按权利要求2...

【专利技术属性】
技术研发人员：李聪，张静烨，王梓，徐子尧，王璐，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：上海;31