一种溶酶体靶向的次氯酸近红外荧光探针及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种溶酶体靶向的次氯酸近红外荧光探针及其制备方法和应用，属于分析化学技术领域。本发明专利技术的技术方案要点为：一种溶酶体靶向的次氯酸近红外荧光探针，其结构式为：

【技术实现步骤摘要】
一种溶酶体靶向的次氯酸近红外荧光探针及其制备方法和应用
本专利技术属于分析化学
，具体涉及一种溶酶体靶向的次氯酸近红外荧光探针及其制备方法和应用。
技术介绍
活性氧(ROS)与各种生理和病理进程有关，如病原体反应进程、机体衰老进程以及抵抗炎症进程。次氯酸(HClO)是活性氧中一种高效的氧化剂，通常在细胞吞噬和炎症反应过程中产生，在先天免疫系统中起着重要作用。次氯酸主要分布在吞噬细胞的酸性溶酶体中，通常由在吞噬酶体中的髓过氧化物酶(MPO)催化的氯离子过氧化产生。有证据表明，生命体内错位或过量的HClO浓度表达与多种疾病有关，如神经变性、关节炎和动脉粥样硬化。例如，HClO在溶酶体中的异常积累可诱发慢性疾病，这是因为过量的次氯酸会诱导溶酶体的破裂而导致细胞死亡。此外，近来溶酶体被认为是选择性杀伤癌细胞的有力靶点，可以作为一种新型的抗癌途径(溶酶体靶向抗癌，LCD)。在诱导LCD的各种方法中，活性氧(ROS)是最常见的。然而，关于包括HClO在内的ROS诱导的癌细胞LCD的细节仍知之甚少。因此，实时监测及影像癌细胞溶酶体中HClO对于阐明LCD相关的抗癌机制和评价新的抗癌药物具有重要意义。总之，开发合适的化学工具来直接实时监测溶酶体中的次氯酸显得尤为必要。近年来，次氯酸荧光探针的研制取得了显著进展，其中一些已成功地应用于溶酶体中次氯酸的实时检测和成像。然而，由于这些探针的短波长激发和发射(一般为λex<600nm和λem<650nm)而限制了它们在体内的实际应用，这也引发了许多问题，包括体内自发荧光的干扰、成像试剂的光漂白、对生物样品的光损伤现象。近红外荧光探针(λex>600nm和λem>650nm)能较好地解决上述问题，使生物样品的光损伤最小、组织穿透深度增加及降低背景自体荧光的干扰。然而，据我们所知，目前还没有检测溶酶体中HClO的近红外荧光探针的相关报道，导致在组织或活体中溶酶体次氯酸检测成像方面存在一定的局限性。
技术实现思路
针对目前还没有溶酶体靶向近红外次氯酸荧光探针报道的现状以及溶酶体内次氯酸检测所面临的问题，本专利技术提供了一种溶酶体靶向的次氯酸近红外荧光探针，该荧光探针具有近红外发射、灵敏度高、选择性好及响应迅速等特点。本专利技术还提供了上述溶酶体靶向的近红外次氯酸荧光探针的制备方法及其在水环境或生物细胞体系检测中的应用。本专利技术为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种溶酶体靶向的次氯酸近红外荧光探针，其特征在于该荧光探针的结构式如下：本专利技术所述的溶酶体靶向的次氯酸近红外荧光探针的制备方法，其特征在于具体步骤为：步骤S1：于-78℃，在氩气保护下，将6克3-溴-N,N-二甲基苯胺与60毫升无水乙醚加入至干燥的250毫升圆底烧瓶中，磁力搅拌5分钟使其溶解，随后将13.1毫升摩尔浓度为2.4mol/L的正丁基锂的正己烷溶液滴加至反应液中，滴加完毕后于0℃反应2小时，再将2.2毫升二氯二甲基硅烷溶于10毫升无水乙醚中，然后滴加至上述反应液中，滴加完毕后反应至室温并搅拌过夜，加50毫升水猝灭反应，并将反应液用乙醚萃取、用水洗涤后，用饱和NaCl水溶液洗涤，无水硫酸钠干燥，减压旋干溶剂后得到粗产品，将粗产品用硅胶柱纯化得到化合物1，其结构式如下：步骤S2：将500mg化合物1、1260mg2-羧基苯甲醛和37.5mg溴化铜加入到100毫升玻璃厚壁耐压管中，于140℃加热搅拌反应5小时后自然冷却至室温，然后将反应混合物溶于50毫升二氯甲烷中，用质量浓度为10％的NaOH溶液洗涤三遍，回收并旋干二氯甲烷相得到粗产品，将粗产品用硅胶柱纯化得到化合物2，其结构式如下：步骤S3：将428.6mg化合物2、50毫升乙醇和2毫升质量浓度为85％的水合肼加入至100毫升的圆底烧瓶，于78℃反应4小时后将反应液减压蒸馏除去溶剂，将残余物用50毫升二氯甲烷溶解后，用饱和食盐水水洗二氯甲烷相，并用无水硫酸钠干燥，减压蒸馏除去二氯甲烷相得到粗产物，将粗产物用硅胶柱纯化得到化合物3，其结构式如下：步骤S4：将221.3mg化合物3、15毫升DMF和2毫升3-(4-吗啉基)异硫氰酸丙酯加入至50毫升的圆底烧瓶，于80℃搅拌反应72小时，将反应液减压蒸馏除去溶剂后得到残余物，饱和NaCl水溶液洗涤，无水Na2SO4干燥，再将残余物用硅胶柱纯化得到目标荧光探针化合物Lyso-NIR-HClO。本专利技术所述的溶酶体靶向的次氯酸近红外荧光探针在水环境或生物细胞体系选择性检测次氯酸中的应用，其中检测包括水溶液中荧光检测、细胞成像检测、组织成像检测。本专利技术与现有技术相比具有以下有益效果：(1)该荧光探针的合成相对比较容易，且后处理过程相对简单；(2)该荧光探针实现了次氯酸分子高选择性高灵敏度快速检测，具有抵抗生命体内其它分子干扰的能力；(3)该荧光探针可以应用于细胞溶酶体中次氯酸的检测，通过与商业化溶酶体染料进行比较，发现此荧光探针对溶酶体具有较高的溶酶体靶向能力，两种染料的共定位系数为0.93，说明此荧光探针可以作为细胞溶酶体内次氯酸的检测探针；(4)该荧光探针具有近红外发射，能够应用于组织或者活体中次氯酸的成像检测，通过降低生命体内自发荧光背景干扰、降低对生物样品的光损伤、提高组织穿透深度等特点，以获得更加准确及稳定的光学信号及成像效果。故而，本专利技术中的荧光探针在次氯酸检测领域具有广阔的应用前景，对次氯酸在生物体生理和病理过程的作用机制以及溶酶体在炎症反应中的作用等研究具有重要意义。附图说明图1是实施例1制得的荧光探针化合物Lyso-NIR-HClO在加入不同浓度次氯酸后的荧光光谱图；图2是实施例1制得的荧光探针化合物Lyso-NIR-HClO在加入不同浓度次氯酸后的紫外可见吸收光谱图；图3是实施例1制得的荧光探针化合物Lyso-NIR-HClO在发射波长为680nm处的的荧光强度随次氯酸浓度(0-40μM)变化的关系曲线图，插图为荧光探针化合物Lyso-NIR-HClO在发射波长为680nm处的的荧光强度随次氯酸浓度(0-10μM)变化的关系曲线图；图4是实施例1制得的荧光探针化合物Lyso-NIR-HClO对不同离子和分子的选择性柱状图，其中1、PBS；2、K+；3、Ca2+；4、Mg2+；5、Zn2+；6、Fe3+；7、Cu2+；8、CH3COO-；9、NO3-；10、Cl-；11、F-；12、I-；13、Cys；14、GSH；15、Glucose；16、ATP；17、ADP；18、t-BuOO.；19、NO2-；20、H2O2；21、ONOO-；22、O2.-；23、.OH；24、1O2；25、NO；26、t-BuOOH；27、NaClO；图5是pH对实施例1制得的荧光探针化合物Lyso-NIR-HClO检测次氯酸的影响图；图6是实施例1制得的荧光探针化合物Lyso-NIR-HClO在体系中含有不同浓度的次氯酸(1μM，5μM，10μM)时，溶液在680nm处的荧光强度随时间变化关系曲线图；图7是在HeLa细胞中实施例1制得的荧光探针化合物Lyso-NIR-HClO检测外源性次氯酸荧光成像图与商业化溶酶体定位染料LysoSensorTMGreenDND-189的共定位本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种溶酶体靶向的次氯酸近红外荧光探针，其特征在于该荧光探针的结构式如下：

【技术特征摘要】
1.一种溶酶体靶向的次氯酸近红外荧光探针，其特征在于该荧光探针的结构式如下：2.一种权利要求1所述的溶酶体靶向的次氯酸近红外荧光探针的制备方法，其特征在于具体步骤为：步骤S1：于-78℃，在氩气保护下，将6克3-溴-N,N-二甲基苯胺与60毫升无水乙醚加入至干燥的250毫升圆底烧瓶中，磁力搅拌5分钟使其溶解，随后将13.1毫升摩尔浓度为2.4mol/L的正丁基锂的正己烷溶液滴加至反应液中，滴加完毕后于0℃反应2小时，再将2.2毫升二氯二甲基硅烷溶于10毫升无水乙醚中，然后滴加至上述反应液中，滴加完毕后反应至室温并搅拌过夜，加50毫升水猝灭反应，并将反应液用乙醚萃取、用水洗涤后，用饱和NaCl水溶液洗涤，无水硫酸钠干燥，减压旋干溶剂后得到粗产品，将粗产品用硅胶柱纯化得到化合物1，其结构式如下：步骤S2：将500mg化合物1、1260mg2-羧基苯甲醛和37.5mg溴化铜加入到100毫升玻璃厚壁耐压管中，于140℃加热搅拌反应5小时后自然冷却至室温，然后将反应混合物溶于二氯甲烷中，用...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛国江，梁珍珍，吴呈珂，高广琦，王盈盈，
申请(专利权)人：河南师范大学，
类型：发明
国别省市：河南,41