一种长波发射荧光成像检测细胞中铝离子的方法技术

一种长波发射荧光成像检测细胞中铝离子的方法，是以荧光探针L，作为荧光成像检测细胞中微量Al

A Method for Detecting Aluminum Ions in Cells by Long Wave Emission Fluorescence Imaging

A long-wave emission fluorescence imaging method for the detection of aluminium ions in cells is described. The fluorescence probe L is used as a fluorescence imaging method for the detection of trace Al ions in cells.

【技术实现步骤摘要】
一种长波发射荧光成像检测细胞中铝离子的方法
本专利技术涉及一种长波发射荧光成像检测细胞中铝离子的方法。
技术介绍
众所周知，由于检测金属离子的化学传感器在医学、生命系统和环境中发挥着重要作用，因此其发展受到了人们的广泛关注。铝(Al)是地壳中第三大最普遍和最丰富的金属元素，人们广泛接触铝，因为它分散在水处理、食品添加剂、储存工具或炊具、药物和轻合金等领域。同时，Al3+也是生命体系中的一种必需元素，但摄入过多Al3+会影响肠道钙吸收，导致骨骼软化，萎缩甚至变形，并影响吸收血液中的铁，引起贫血。另外，Al3+的毒性对中枢神经系统造成损害，并导致神经退行性疾病，如阿尔茨海默病、帕金森病、骨软化症和肾衰竭。世界卫生组织(WHO)规定Al3+的平均人体摄入量约为1天3-10mg并将饮用水浓度限制在7.41mmol/L。人体每周可耐受的Al3+摄入量估计为7mg/Kg。近年来，基于识别Al3+荧光探针分子的设计有很多，例如，BiosensBioelectron(2015),68,749-756；SpectrochimActaAMolBiomolSpectrosc(2018),19,2257-2262；SensorsandActuatorsB:Chemical(2017),247,451-460；BiosensBioelectron(2017),77,530-536；SensorsandActuatorsB:Chemical(2018),266,95-105；AnalChimActa(2016),942,104-111；TetrahedronLetters(2016),57(8),953-958；这些文献都是对多种阳离子的检测，没有实现对Al3+的专一性识别，SensorsandActuatorsB:Chemical(2016),229,138-144；SpectrochimActaAMolBiomolSpectrosc(2018),201,185-192；AnalyticalMethods(2012),4(7),1906；SensorsandActuatorsB:Chemical(2017),240,916-925；JournalofPhotochemistryandPhotobiologyA:Chemistry(2017),332,101-111；SensorsandActuatorsB:Chemical(2017),238,128-137；SensorsandActuatorsB:Chemical(2018),264,304-311；这些文献虽然能专一识别Al3+，但是发射波长较短，不能在长波长范围内检测，容易对细胞或生物活体样本造成光损伤，在一定程度上引起背景荧光自干扰，而且多数细胞渗透性差，不能应用于细胞内识别Al3+，因此，设计和合成更优良的Al3+荧光探针具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种长波发射荧光成像检测细胞中铝离子的方法，该方法可实现在较长的发射波长下荧光成像检测Al3+，且组织穿透力强，避免了光损伤和背景荧光自干扰。本专利技术的技术解决方案是：一种长波发射荧光成像检测细胞中铝离子的方法，其特殊之处在于：是以荧光探针L，作为荧光成像检测细胞中微量Al3+的荧光成像探针，通过长波发射荧光成像检测细胞中微量Al3+，所述荧光探针L的化学结构式为：进一步的，长波发射荧光成像检测细胞中微量Al3+时，先用5μmol/L-10μmol/L的荧光探针L溶液与细胞培养使荧光探针L进入活性细胞内，再将有荧光探针L的活性细胞与Al3+培养，使探针与Al3+在活性细胞内反应生成能发射特征波长荧光的化合物，实现探针对活性细胞内Al3+离子染色成像，用激光共聚焦荧光显微镜观测培养后的活性细胞荧光图像。进一步的，荧光探针L溶液的溶剂PBS缓冲液。进一步的，在488nm波长激发下，用630nm-650nm通道观察，如果出现红色荧光，则存在Al3+。进一步的，所述的活性细胞是海拉细胞，简称HeLa细胞。进一步的，所述荧光探针L，其具体合成方式如下：以乙醇为溶剂，原料1,4-二乙基-7-羟基四氢喹喔啉-6-甲醛和水杨苯甲酰肼按照摩尔比1:1～1:3进行投料，加热回流反应8h～12h，反应结束后有黄色固体析出，用乙醇进行重结晶，得到荧光探针L进一步的，所述荧光探针L还可以在含水溶剂中荧光检测Al3+，识别Al3+的溶剂是DMSO与Tris缓冲溶液体积比7:3识别Al3+的溶剂的pH＝4～10。本专利技术的有益效果：(1)合成荧光探针分离提纯过程容易；荧光探针可以在含水介质中长波长(642nm)荧光增强识别Al3+，具有高度的选择性和良好的灵敏度，并可应用到细胞中检测Al3+。(2)以1,4-二乙基-7-羟基四氢喹喔啉-6-甲醛为底物，通过引入水杨醛苯甲酰肼延长共轭体系和增加螯合位点，Al3+结合后抑制了C＝N双键的异构化，并使分子共平面，增加了分子刚性，从而使荧光增强识别Al3+。附图说明图1是本专利技术长波发射荧光成像检测细胞中铝离子使用的荧光探针L的1HNMR谱图；图2是本专利技术长波发射荧光成像检测细胞中铝离子使用的荧光探针L的13CNMR谱图；图3是本专利技术长波发射荧光成像检测细胞中铝离子使用的荧光探针L的质谱谱图；图4是荧光探针L检测Al3+的荧光发射光谱图；图5是共存金属离子对荧光探针L检测Al3+的荧光强度影响图；图6是不同浓度Al3+对探针的荧光滴定光谱图；图7是长波发射荧光成像检测细胞中铝离子使用的荧光探针L对Al3+的检测限图；图8是长波发射荧光成像检测细胞中铝离子使用的荧光探针L对HeLa细胞的毒性；图9是与不同浓度Al3+作用后HeLa细胞用荧光探针L荧光成像的检测照片。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术的技术方案作进一步详细地说明。实施例1-实施例3是本专利技术长波发射荧光成像检测细胞中铝离子使用的荧光探针L的具体的合成。荧光探针L的具体合成路线如下：实施例1化合物1,4-二乙基-7-羟基四氢喹喔啉-6-甲醛(234mg，1mmol)和水杨苯甲酰肼(152mg，1mmol)溶于乙醇回流8h，冷却至室温，析出黄色固体，用乙醇重结晶纯化，得到237mg黄色固体即为受体L，产率为64.3％。荧光探针L的1HNMR谱图、13CNMR谱图和质谱谱图如图1-3所示。1HNMR(400MHz,DMSO-d6)δ12.07(s,1H),11.77(s,1H),10.75(s,1H),8.46(s,1H),7.90(d,J＝7.7Hz,1H),7.44(t,J＝7.6Hz,1H),6.96(t,J＝8.1Hz,2H),6.54(s,1H),6.08(s,1H),3.41(s,2H),3.34(d,J＝7.0Hz,2H),3.27–3.17(m,2H),3.11(s,2H),1.09(td,J＝6.6,2.9Hz,6H).13CNMR(101MHz,DMSO-d6)δ164.26,159.74,153.26,151.39,140.10,134.09,128.53,128.32,119.27,117.72,115.77,111.26,97.42,47.11,45.12,10.68,10.15.HRMS(ES本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种长波发射荧光成像检测细胞中铝离子的方法，其特征是：是以荧光探针L，作为荧光成像检测细胞中微量Al3+的荧光成像探针，通过长波发射荧光成像检测细胞中微量Al3+，所述荧光探针L的化学结构式为：

【技术特征摘要】
1.一种长波发射荧光成像检测细胞中铝离子的方法，其特征是：是以荧光探针L，作为荧光成像检测细胞中微量Al3+的荧光成像探针，通过长波发射荧光成像检测细胞中微量Al3+，所述荧光探针L的化学结构式为：2.根据权利要求1所述的长波发射荧光成像检测细胞中铝离子的方法，其特征是：长波发射荧光成像检测细胞中微量Al3+时，先用5μmol/L-10μmol/L的荧光探针L溶液与细胞培养使荧光探针L进入活性细胞内，再将有荧光探针L的活性细胞与Al3+培养，使探针与Al3+在活性细胞内反应生成能发射特征波长荧光的化合物，实现探针对活性细胞内Al3+离子染色成像，用激光共聚焦荧光显微镜观测培养后的活性细胞荧光图像。3.根据权利要求2所述的长波发射荧光成像检测细胞中铝离子的方法，其特征是：荧光探针L溶液的溶剂PBS缓冲液。4.根据权利要求2所述的长波发射荧光成像检测细胞中铝离子的方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟克利，汤立军，曲秀莉，侯淑华，任欢欢，朱文慧，李秋莹，徐永霞，邓隆隆，
申请(专利权)人：渤海大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21