一种基于硅罗丹明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基于硅罗丹明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：一种基于硅罗丹明的次氯酸近红外荧光探针，其结构式如下：

【技术实现步骤摘要】
一种基于硅罗丹明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
，具体涉及一种基于硅罗丹明的次氯酸近红外荧光探针及其制备方法和应用。
技术介绍
HClO作为重要的内源性活性氧之一，与众多生理或病理活动密切相关。在生物体内，HClO主要是在白细胞(如单核细胞、嗜酸性细胞、嗜中性粒细胞等)中的含血红素辅基的亚铁血红素蛋白酶-髓过氧化物酶(myeloperoxidase，MPO)的催化作用下，由过氧化氢和氯离子发生氧化还原反应产生的。细胞内的HClO是生物抵御细菌入侵的天然屏障，可以起到保护机体的作用，它能够通过氧化某种病毒而接触到反应中所需要的酶，从而实现抗菌杀菌的作用。在正常状态下，一定浓度的HClO对生物体受损组织的修复和疾病的防御等是有益的。然而，因HClO具有较高的反应活性和非特异性，当细胞免疫反应产生的HClO的水平过量或发生紊乱时，就会导致细胞内发生非正常氧化，会使组织损伤，进而引发一系列疾病。若人体中HClO水平过高，会引发神经元变性、骨质关节炎、心血管疾病、肾脏疾病及癌症等疾病；若人体中HClO水平过低，则会引发动脉硬化等疾病。目前已经报道的关于HClO的检测方法有碘量法、化学滴定法、电位测定法、电解分析法、极谱法、比色法、分光光度法等，但是这些方法不是操作步骤繁杂、灵敏度低，就是可控性差、选择性差，而且在检测生物样品方面都具有一定的局限性。而荧光分子探针恰恰弥补了上述检测方法中所存在的缺陷，具有操作简单、灵敏度高、选择性强、可重复性强、对检测样品无损伤以及快速实时的原位检测等优点。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活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，目前报道的应用与活体中次氯酸检测的近红外荧光探针大多是基于传统的菁染料设计的，它们通常存在较差的光稳定性，不利于生命体系内长时间的荧光成像监测，难以获得准确稳定的荧光信号。而具有近红外发射的硅罗丹明却具有极好的光稳定性，在长时间的活体荧光成像中具有极大的优势。
技术实现思路
本专利技术针对目前次氯酸荧光探针检测所面临的问题和现状，提供了一种基于硅罗丹明的次氯酸近红外荧光探针，该荧光探针利用HClO专一性介导的环化反应位点作为响位机理，可以用于细胞内HClO的高选择性和高灵敏性检测和成像，为探寻细胞内HClO与生理或者病理进程的关联提供理论依据与技术支持。本专利技术还提供了上述基于硅罗丹明的次氯酸近红外荧光探针的制备方法及其在水环境或生物细胞体系选择性检测次氯酸中的应用。本专利技术为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种基于硅罗丹明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：本专利技术所述的基于硅罗丹明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6g3-溴-N,N-二甲基苯胺与60mL无水乙醚加入至干燥的250mL圆底烧瓶中，磁力搅拌5min使其溶解，随后将13.1mL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2h，再将2.2mL二氯二甲基硅烷溶于10mL无水乙醚中并滴加至反应液中，滴加完毕后反应至室温并搅拌过夜，加入50mL水猝灭反应，并将反应液用乙醚萃取，再依次用水和饱和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100mL玻璃厚壁耐压管中，于140℃加热搅拌反应5h后自然冷却至室温，再将反应混合物溶于50mL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、50mL乙醇和2mL质量浓度为85％的水合肼加入至100mL的圆底烧瓶，于78℃反应4h后将反应液减压蒸馏除去溶剂，将残余物用50mL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、加入0.1mL异硫氰酸苯酯和20mLN,N-二甲基甲酰胺倒入50mL圆底烧瓶中，于50℃回流反应24h，将反应液冷却后减压除去溶剂，并进一步用硅胶柱柱层析纯化得到目标荧光探针化合物NIR-HClO。本专利技术所述的基于硅罗丹明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、活体成像检测。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)该荧光探针具有近红外发射与较好的光稳定性，能够应用于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的研究具有重要意义。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NIR-HClO在发射波长为680nm处的的荧光强度随次氯酸浓度(0-80μM)变化的关系曲线图，插图为荧光探针化合物NIR-HClO在发射波长为680nm处的的荧光强度随次氯酸浓度(0-20μM)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NIR-HClO对次氯酸响应的机理及验证结果图；图5是实施例1制得的荧光探针化合物NIR-HClO与次氯酸反应后产物4与近红外菁染料Cy5-N3的体内光稳定性考察图；图6是实施例1制得的荧光探针化合物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7是pH对实施例1制得的荧光探针化合物NIR-HClO检测次氯酸的影响图；图8是实施例1制得的荧光探针化本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于硅罗丹明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】
1.一种基于硅罗丹明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所述的基于硅罗丹明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6g3-溴-N,N-二甲基苯胺与60mL无水乙醚加入至干燥的250mL圆底烧瓶中，磁力搅拌5min使其溶解，随后将13.1mL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2h，再将2.2mL二氯二甲基硅烷溶于10mL无水乙醚中并滴加至反应液中，滴加完毕后反应至室温并搅拌过夜，加入50mL水猝灭反应，并将反应液用乙醚萃取，再依次用水和饱和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100mL玻璃厚壁耐压管中，于140℃加热搅拌反应5h后自然冷却至室温，再将反应...

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