具有原位生成能力的光激活聚集诱导发光探针及其制备与应用制造技术

本发明专利技术属于生物成像的技术领域，公开了具有原位生成能力的光激活聚集诱导发光探针及其制备与应用。制备方法为：将二(2‑(2‑羟基苄叉)氨基)芳基二硫类化合物与硫醇反应，获得光激活聚集诱导发光探针，其结构式III。本发明专利技术将光激活聚集诱导发光探针聚集到特定细胞器中，通过光氧化反应，生成具有聚集诱导发光性质的2‑(2‑羟基苯基)苯并噻唑类化合物。本发明专利技术的原位生成的光激活聚集诱导发光探针，能有效克服传统荧光染料的聚集诱导猝灭的缺陷，实现活细胞内细胞器靶向的特异性光激活荧光成像，具有易于制备、可长期储存、光激活效率高、斯托克位移大、进入细胞能力强等优点。

Light activated aggregation induced luminescent probe with in-situ generating ability and its preparation and Application

The invention belongs to the technical field of bioimaging, and discloses a photo-activated aggregation-induced luminescence probe with in-situ generation capability, and its preparation and application. The preparation method is as follows: Di (2(2_hydroxybenzylidene) amino) aryl disulfides are reacted with mercaptan to obtain a photoactivated aggregation-induced luminescent probe with formula III. The light-activated aggregation-induced luminescent probes are aggregated into specific cell organelles, and 2_(2_hydroxyphenyl) benzothiazole compounds with aggregation-induced luminescent properties are generated by photo-oxidation reaction. The in-situ generated light-activated aggregation-induced luminescence probe of the invention can effectively overcome the defects of the aggregation-induced quenching of traditional fluorescent dyes and realize the specific photo-activated fluorescence imaging targeted to the organelles in living cells. The probe has the advantages of easy preparation, long-term storage, high photoactivation efficiency, large Stoke displacement and the ability to enter cells. Strong and so on.

【技术实现步骤摘要】
具有原位生成能力的光激活聚集诱导发光探针及其制备与应用
本专利技术属于生物成像的
，特别涉及一种具有原位生成能力的光激活聚集诱导发光探针及其制备方法与应用，光激活聚集诱导发光探针应用在生物成像领域。
技术介绍
光激活荧光成像，可通过光照控制实现高时空分辨荧光成像，在生物医学研究中发挥着日益重要的作用。为了实现光激活荧光成像，需克服以下难题：(1)传统荧光材料在高浓度聚集时，其荧光会发生明显的自我猝灭；(2)光激活化学反应种类有限，光激活效率低，而且在光激活过程中，会生成有毒副产物；(3)合成难度大，难以引入光响应基团和生物靶向基团；(4)不具备原位生成能力，难以长期保存，不利于存储、运输和使用。聚集诱导发光材料作为新一代荧光材料，具有抗光漂白能力强、聚集态发光效率高、斯托克位移大、低毒性等优点，可有效克服聚集猝灭发光的缺陷，在生物成像和检测领域日益获得广泛应用，特别适用于细胞器的成像和生理功能探究。细胞器是细胞中功能独立的亚细胞结构，包括脂滴，溶酶体，线粒体，内质网，高尔基体等，在细胞的生理活动中扮演着极为重要的角色。例如，脂滴是细胞内脂类分子和蛋白质的重要贮存场所，溶酶体作为细胞内的“消化器官”，负责分解各种外源和内源的大分子物质。相较于直接染色细胞器的荧光探针，具有光激活能力的聚集诱导发光探针可以更好地用于研究细胞器的各项生理功能。为了便于在生物医学研究中广泛使用，迫切需要发展基于简单底物，在室温环境下，不需任何催化剂，直接原位高效生成光激活聚集诱导发光探针的方法，克服传统荧光材料的聚集猝灭发光、光激活效率低、生成有毒副产物、难以制备和保存等缺陷，实现对细胞器的特异性光激活成像和生理功能研究。
技术实现思路
为了克服现有技术的缺点和不足，本专利技术的首要目的在于提供一种具有原位生成能力的光激活聚集诱导发光探针。本专利技术的发光探针具有原位生成效率高、光激活效率高、信噪比高、细胞毒性小、斯托克位移大、进入细胞能力强、易于保存和使用等优点。本专利技术的荧光探针用于细胞器特异性的光激活荧光成像，具有非常好的效果。本专利技术的另一目的在于提供上述具有原位生成能力的光激活聚集诱导发光探针的制备方法。本专利技术的再一目的在于提供上述具有原位生成能力的光激活聚集诱导发光探针的应用。所述具有原位生成能力的光激活聚集诱导发光探针在生物成像中的应用，特别是在细胞器特异性荧光成像中的应用。本专利技术的目的通过下述技术方案实现：一种具有原位生成能力的光激活聚集诱导发光探针，其结构为式III：其中R、R1独立地为氢、卤素、酯基、氰基、硝基、取代或未取代的烷基、烷基氧基(R′-O-，R′烷基)、烷基氨基(R′-NH-，R′烷基)、烷基硫基(R′-S-，R′烷基)、芳基、杂芳基、芳基氧基(Ar-O-)、芳基氨基(Ar-NH-)、芳基硫基(Ar-S-)、杂芳基氧基、杂芳基氨基、杂芳基硫基；所述烷基为直链或支链烷基；所述取代烷基是指环状化合物所形成的基团取代烷基中的氢，环状化合物优选为由碳，氢与N、S、O杂原子中一种或多种所形成的环状化合物，更优选为吗啉；所述烷基为C1-30烷基，烷基氧基为C1-30烷基氧基，烷基氨基为C1-30烷基氨基，烷基硫基为C1-30烷基硫基；所述芳基指具有6-20个碳原子的单环或多环芳族基团，代表性的芳基包括：苯基、萘基、蒽基、芘基；芳基氧基、芳基氨基和芳基硫基中的芳基各自独立的为具有6-20个碳原子的单环或多环芳族基团，代表性的芳基包括：苯基、萘基、蒽基、芘基；所述杂芳基指具有1-20个碳原子、1-4个选自N、S、O杂原子的单环或多环杂芳族基团，代表性的杂芳基包括：吡咯基、吡啶基、嘧啶基、咪唑基、噻唑基、吲哚基、氮杂萘基、氮杂蒽基、氮杂芘基；所述杂芳基氧基、杂芳基氨基和杂芳基硫基中杂芳基各自独立的为具有1-20个碳原子、1-4个选自N、S、O杂原子的单环或多环杂芳族基团，代表性的杂芳基包括：吡咯基、吡啶基、嘧啶基、咪唑基、噻唑基、吲哚基、氮杂萘基、氮杂蒽基、氮杂芘基。优选地，当R为氢，R1不为氢也不为甲氧基。一种具有原位生成能力的光激活聚集诱导发光探针的制备方法，包括以下步骤：将式I化合物与式II化合物反应，获得光激活聚集诱导发光探针；所述光激活聚集诱导发光探针，其结构为式III：所述式I化合物为二(2-(2-羟基苄叉)氨基)芳基二硫类化合物，其结构为式I：所述式II化合物为硫醇，其结构为式II：HS-R2(II)式I和式III中R、R1独立地为氢、卤素、酯基、氰基、硝基、取代或未取代的烷基、烷基氧基(R′-O-，R′烷基)、烷基氨基(R′-NH-，R′烷基)、烷基硫基(R′-S-，R′烷基)、芳基、杂芳基、芳基氧基(Ar-O-)、芳基氨基(Ar-NH-)、芳基硫基(Ar-S-)、杂芳基氧基、杂芳基氨基、杂芳基硫基；所述烷基为直链或支链烷基；所述取代烷基是指环状化合物所形成的基团取代烷基中的氢，环状化合物优选为由碳，氢与N、S、O杂原子中一种或多种所形成的环状化合物，更优选为吗啉；所述烷基为C1-30烷基，烷基氧基为C1-30烷基氧基，烷基氨基为C1-30烷基氨基，烷基硫基为C1-30烷基硫基；所述芳基指具有6-20个碳原子的单环或多环芳族基团，代表性的芳基包括：苯基、萘基、蒽基、芘基；所述芳基氧基、芳基氨基和芳基硫基中的芳基各自独立的为具有6-20个碳原子的单环或多环芳族基团，代表性的芳基包括：苯基、萘基、蒽基、芘基；所述杂芳基指具有1-20个碳原子、1-4个选自N、S、O杂原子的单环或多环杂芳族基团，代表性的杂芳基包括：吡咯基、吡啶基、嘧啶基、咪唑基、噻唑基、吲哚基、氮杂萘基、氮杂蒽基、氮杂芘基；杂芳基氧基、杂芳基氨基和杂芳基硫基中杂芳基各自独立的为具有1-20个碳原子、1-4个选自N、S、O杂原子的单环或多环杂芳族基团，碳与杂原子能够形成环状基团；代表性的杂芳基包括：吡咯基、吡啶基、嘧啶基、咪唑基、噻唑基、吲哚基、氮杂萘基、氮杂蒽基、氮杂芘基；R2为取代或未取代的烷基、芳基；所述取代的烷基为羟基取代、酯基取代或羧基取代的烷基；羟基取代的烷基为烷基上的氢被羟基取代的基团，优选为-CH2-R3-OH，R3为亚烷基(直链或支链)；酯基取代的烷基为烷基上的碳被酯基取代的基团，优选为-R4-COO-R5，R4为亚烷基(直链或支链)，R5为烷基(直链或支链)；羧基取代的烷基为烷基上的碳被羧基取代的基团，优选为-R4-COOH，R4为亚烷基(直链或支链)；所述硫醇还可以为含有巯基的氨基酸、含有巯基的多肽。所述烷基为直链或支链烷基；优选为C1-30烷基。在上述制备方法中，所述反应在有机溶剂中进行；所述有机溶剂为二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、丙酮、乙腈、二氯甲烷、三氯甲烷或四氢呋喃中一种以上；所述反应的温度为15～40℃，优选为室温，更优选为20～30℃；所述反应的时间为1～30min；所述式I化合物与式II化合物的摩尔比为1:2～1:10。所述式I化合物为二(2-(2-羟基苄叉)氨基)芳基二硫类化合物，其制备方法包括以下步骤：(S1)将式V化合物溶于有机溶剂中，在20～60℃下，加入双氧水，生成式VI化合物；(S2)在有机溶剂中，将式VI化合物和式VII化合物在催化剂的作用下回流反应，获得式I化合物；式V化合物：式VI本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有原位生成能力的光激活聚集诱导发光探针，其特征在于：其结构为式III：

【技术特征摘要】
1.一种具有原位生成能力的光激活聚集诱导发光探针，其特征在于：其结构为式III：其中R、R1独立地为氢、卤素、酯基、氰基、硝基、取代或未取代的烷基、烷基氧基、烷基氨基、烷基硫基、芳基、杂芳基、芳基氧基、芳基氨基、芳基硫基、杂芳基氧基、杂芳基氨基、杂芳基硫基。2.根据权利要求1所述具有原位生成能力的光激活聚集诱导发光探针，其特征在于：所述取代烷基是指环状化合物所形成的基团取代烷基中的氢，环状化合物为由碳，氢与N、S、O杂原子中一种或多种所形成的环状化合物。3.一种具有原位生成能力的光激活聚集诱导发光探针的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：将式I化合物与式II化合物反应，获得光激活聚集诱导发光探针；所述光激活聚集诱导发光探针，其结构为式III：所述式I化合物为二(2-(2-羟基苄叉)氨基)芳基二硫类化合物，其结构为式I：所述式II化合物为硫醇，其结构为式II：HS-R2(II)式I和式III中R、R1独立地为氢、卤素、酯基、氰基、硝基、取代或未取代的烷基、烷基氧基、烷基氨基、烷基硫基、芳基、杂芳基、芳基氧基、芳基氨基、芳基硫基、杂芳基氧基、杂芳基氨基、杂芳基硫基；R2为取代或未取代的烷基、芳基；所述取代的烷基为羟基取代、酯基取代或或羧基取代的烷基；羟基取代的烷基为烷基上的氢被羟基取代的基团；酯基取代的烷基为烷基上的碳被酯基取代的基团；羧基取代的烷基为烷基上的碳被羧基取代的基团；或者所述硫醇为含有巯基的氨基酸、含有巯基的多肽。4.根据权利要求3具有原位生成能力的光激活聚集诱导发光探针的制备方法，其特征在于：式I和式III中，取代的烷基是指环状化合物所形成的基团取代烷基中的氢，环状化合物为由碳，氢与N、S、O杂原子中一种或多种所形成的环状化合物；式I和式III中，烷基为C1-30烷基，烷基氧基为C1-30烷基氧基，烷基氨基为C1-30烷基氨基，烷基硫基为C1-30烷基硫基；式I和式III中，芳基指具有6-20个碳原子的单环或多环芳族基团；芳基氧基、芳基氨基和芳基硫基中的芳基各自独立的为具有6-20个碳原子的单环或多环芳族基团；杂芳基指具有1-20个碳原子、1-...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐本忠，高蒙，李诗武，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44