磷光过渡金属配合物及其制备和使用制造技术

技术编号:15875590 阅读:46 留言:0更新日期:2017-07-25 13:28
本发明专利技术涉及金属配合物领域,提供了一种磷光过渡金属配合物及其制备和使用,所述磷光金属配合物包含:为过渡金属的金属中心原子;具有至少一个吡啶环的第一配位体;以及第二配位体,其具有至少一个吡啶环和至少一个结构组分,所述结构组分选自1,2‑二酮基团或芳基硼酸基团。也公开了用于制备金属配合物的方法以及通过用过渡金属配合物培育细胞来检测细胞中过氧化氢的方法。金属配合物示出有利的强度和长寿命的磷光性以及伴随的优良的细胞定位性能。所述金属配合物具有高度光稳定性和对过氧化氢的高度选择性,因此特别适于检测线粒体的过氧化氢。

Phosphorescent transition metal complex, preparation and use thereof

The present invention relates to the field of metal complexes, provides a phosphorescent transition metal complexes and their preparation and use of the phosphorescent metal complexes comprising: metal center transition metal atoms; has the first match at least one pyridine ring body; and the second ligands, which has at least one pyridine ring and at least one structural component, the structure selected from the group of 1, 2 two ketone group or aryl boronic acid. Methods for preparing metal complexes and methods for detecting hydrogen peroxide in cells by using transition metal complexes to cultivate cells are also disclosed. The metal complexes show favorable strength and long-lived phosphorescence properties as well as concomitant excellent cell localization properties. The metal complexes have high photostability and high selectivity for hydrogen peroxide and are therefore particularly suited for detecting hydrogen peroxide of mitochondria.

【技术实现步骤摘要】
磷光过渡金属配合物及其制备和使用
本专利技术涉及金属配合物领域,具体地,本专利技术涉及一种磷光过渡金属配合物及其制备,所述磷光过渡金属配合物特别适于作为细胞中、尤其线粒体中的过氧化氢的传感器。本专利技术还提供一种通过使用所述过渡金属配合物来检测细胞中、特别是活细胞中的线粒体中的过氧化氢的方法。
技术介绍
过氧化氢(H2O2)是活性氧物种之一,并且是在活体生物体中的许多信号传导途径中起重要作用的第二信使。活性氧物种通常还包括例如单线态氧、超氧阴离子自由基、羟基自由基和次氯酸盐。这些物种在细胞器诸如线粒体中产生,且位于细胞器诸如线粒体中。虽然H2O2的受控产生有益于细胞健康,但是H2O2水平上的不当调节与多种疾病的发病机制相关。其与氧化应激相关,并对细胞内生物分子造成氧化损伤。特别是,线粒体中的H2O2水平是特别重要的,因为在细胞器处的H2O2的非正常产生和积累与严重的疾病诸如癌症、老年痴呆症、帕金森病和亨廷顿氏病相关。适用于H2O2的现有的和可商购到的成像试剂是荧光有机染料。虽然它们发出强的荧光,但它们的使用受到几个因素的限制,包括下述事实,即它们不能够在其它类型的活性氧物种存在的情况下特异性地检测H2O2,也就是说,它们只能检测总体活性氧物种的存在。此外,它们不能够针对细胞器的H2O2进行特异性检测,即这些成像试剂不会靶向到特定的细胞器,使其难以确定哪部分细胞/生物体的H2O2水平增加。更进一步地,这些成像试剂具有低的光稳定性,这不适合为了实时监测细胞中H2O2水平通常所需的长时间照射。此外,商业使用的有机染料的发光在性质上是荧光的,所以寿命较短,即在纳秒时间尺度内,因此其不足以进行时间分辨和时间选通检测及显微镜检查,诸如荧光寿命成像显微镜(fluorescence-lifetimeimagingmicroscopy,FLIM)检查。此外,适于H2O2的现有传感器(即荧光有机染料)有高的光漂白率、显著的和不良的自猝灭和高的pH依赖性的局限。因此,对于下述生物传感器仍然存在强烈的需求,即具有针对活性氧物种有增强的选择性(尤其对H2O2有增强的选择性)、合适的光稳定性和合适的发光行为,例如所述发光行为允许实时监测并以时间分辨和时间选通的方式检测特定细胞器中的特定活性氧物种。
技术实现思路
在第一方面,本专利技术提供一种磷光金属配合物。所述磷光金属配合物包含金属中心原子,其选自于过渡金属。因此,本专利技术的磷光金属配合物是有过渡金属作为金属原子的过渡金属配合物。金属配合物还包含第一配位体。所述第一配位体包含至少一个吡啶环,其中所述吡啶环的氮原子配位到金属中心原子,即所述吡啶环的氮原子结合到金属中心原子。金属配合物进一步包含第二配位体,其具有至少一个吡啶环和至少一个结构组分,所述结构组分选自1,2-二酮基团或芳基硼酸基团。第二配位体的吡啶环的氮原子也配位到金属中心原子。在进一步的方面,本专利技术提供一种用于制备所述金属配合物的方法,包括在反应溶剂中,将前体配合物a)与化合物b)反应的步骤。所述前体配合物a)包含金属中心原子和配位体,所述金属中心原子选自于过渡金属,而该配位体包含至少一个吡啶环,其中吡啶环的氮原子配位到金属中心原子。化合物b)包含至少一个吡啶环和至少一个结构组分,所述结构组分选自1,2-二酮基团或芳基硼酸基团。在另一方面,本专利技术涉及一种用于检测细胞或其细胞器中的过氧化氢的方法,包括用上述的金属配合物培育细胞,以合适的激发波长激发所述培育的细胞并测量发光。进一步的方面涉及本专利技术的磷光金属配合物于检测细胞或其细胞器中、优选线粒体中的过氧化氢上的用途,其优选包括用所述金属配合物培育细胞,以合适的激发波长激发所述培育的细胞并测量发光。再进一步根据本专利技术的是适于在用于检测细胞中过氧化氢的方法中使用的试剂盒,其包括本专利技术的金属配合物和辅助试剂。本专利技术的金属配合物拥有有利的强烈的和长寿命的磷光以及卓越的细胞定位特性,特别是线粒体中的吸收和定位。所述金属配合物也便于通过荧光寿命成像显微镜(FLIM)实时监测过氧化氢水平以及活细胞的检测和成像,其原因在于优越的长发光寿命,这极大提高检测过氧化氢的灵敏度。本专利技术的金属配合物是高度光稳定的,并且不会发生不良的自猝灭。最重要的是,金属配合物能够特异性地检测过氧化氢,特别是相比于其它细胞器特异性地检测线粒体中的过氧化氢,其原因在于相对于其它活性氧物种中其拥有对过氧化氢的高度选择性,所述其它活性氧物种包括叔丁基氢过氧化物(TBHP),单线态氧(1O2),羟基自由基(OH·),一氧化氮(NO),超氧自由基(O2-),或次氯酸盐(ClO-)。本专利技术的金属配合物通过活细胞的细胞吸收进一步允许对过氧化氢水平的定量分析,例如通过使用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)。因此,本专利技术提供一种用于检测活细胞中过氧化氢水平的非常有效的生物传感器。附图说明图1表示在298K(25℃)下在CH2Cl2和CH3CN中的式(Ⅳ)的金属配合物的电子吸收光谱。图2示出在298K(25℃)下在CH3CN和磷酸钾缓冲液(50mM,pH值7.4)/甲醇(7:3,体积/体积)中的式(IV)的金属配合物的标准化发光光谱。图3示出在298K(25℃)下在过氧化氢(1mM)存在的情况下,在空气中的磷酸钾缓冲液(50mM,pH值7.4)/DMSO(99:1,体积/体积)中的式(Ⅳ)(10μM)的金属配合物的吸收光谱的变化;相应的箭头指示吸收相对于时间的变化。图4是在各种浓度的过氧化氢的情况下,式(IV)的金属配合物与过氧化氢的反应的伪一阶速率常数的曲线图。图5示出在298K(25℃)下在过氧化氢(0-250μM)存在的情况下,在空气中的磷酸钾缓冲液(50mM,pH值7.4)/DMSO(99:1,体积/体积)中的式(Ⅳ)(10μM)的金属配合物的发光光谱轨迹;相应的箭头指示发光随过氧化氢增加量的变化。图6示出在298K(25℃)下在过氧化氢存在的情况下,在空气中的磷酸钾缓冲液(50mM,pH值7.4)/DMSO(99:1,体积/体积)中的式(Ⅳ)(10μM)的金属配合物的发光滴定曲线。图7示出在298K(25℃)下在充气的磷酸钾缓冲液(50mM,pH值7.4)/DMSO(99:1,体积/体积)中的式(Ⅳ)(10μM)的金属配合物对于H2O2(100μM)和其它活性氧物种(100μM)的发光响应。图8是在接触式(IV)的金属配合物48小时后存活的HeLa细胞的百分比的图,示出在接触之后的存活的HeLa细胞的剂量依赖性。图9是在接触顺铂(cisplatin)48小时后存活的HeLa细胞的百分比的图,示出在接触之后的存活的HeLa细胞的剂量依赖性。图10A、10B、10C、10D、10E和10F提供在生长培养基/DMSO(99:1,体积/体积)中用式(Ⅳ)的金属配合物(10μM)培育的HeLa细胞的激光扫描共焦显微镜图像,其中图10A、10B和10C指代在37℃下培育1小时,以及图10D、10E和10F指代在4℃下培育1小时。图11A是在无FBS的培养基中用式(Ⅳ)的金属配合物(10μM,40分钟,激发波长=405nm)然后用MitoTracker深红FM(100nM,20分钟,激发波长=633nm)(Pearson系数:0.99)培育本文档来自技高网
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磷光过渡金属配合物及其制备和使用

【技术保护点】
一种磷光金属配合物,所述磷光金属配合物包含:·金属中心原子,其选自于过渡金属;·第一配位体,其包含至少一个吡啶环,其中所述吡啶环的氮原子配位到金属中心原子;·第二配位体,其具有至少一个吡啶环和至少一个结构组分,所述结构组分选自1,2‑二酮基团或芳基硼酸基团,其中所述吡啶环的氮原子配位到金属中心原子。

【技术特征摘要】
2015.10.27 US 14/923,5231.一种磷光金属配合物,所述磷光金属配合物包含:·金属中心原子,其选自于过渡金属;·第一配位体,其包含至少一个吡啶环,其中所述吡啶环的氮原子配位到金属中心原子;·第二配位体,其具有至少一个吡啶环和至少一个结构组分,所述结构组分选自1,2-二酮基团或芳基硼酸基团,其中所述吡啶环的氮原子配位到金属中心原子。2.根据权利要求1所述的金属配合物,其中所述金属配合物是结合到阴离子的带正电荷的金属配合物。3.根据权利要求1所述的金属配合物,其中所述过渡金属选自于铼(Ⅰ),钌(II),或铱(III)。4.根据权利要求1所述的金属配合物,其中所述过渡金属是铼(Ⅰ)。5.根据权利要求1所述的金属配合物,其中第一配位体包含两个吡啶环,两个吡啶环的氮原子都配位到金属中心原子,并且其中所述第一配位体是4,7-二苯基-1,10-菲咯啉。6.根据权利要求1所述的金属配合物,其中第二配位体还包含连接到苯环的胺基和硝基。7.根据权利要求1所述的金属配合物,其中第二配位体具有1,2-二酮基团。8.根据权利要求1所述的金属配合物,具有式(IV)的结构:9.一种用于制备根据权利要求1所述的金属配合物的方法,所述方法包括在反应溶剂存在的情况下,使得前体配合物a)与化合物b)反应的步骤,其中:所述前体配合物a)包含金属中心原子和配位体,所述金属中心原子选自于过渡金属,而该配...

【专利技术属性】
技术研发人员:罗锦荣刘华伟李楚祥
申请(专利权)人:香港城市大学
类型:发明
国别省市:中国香港,81

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