基于FRET机制的罗丹明B内酰胺类希夫碱的铁离子探针制造技术

本发明专利技术公开基于FRET机制的罗丹明B内酰胺类希夫碱的铁离子探针，该探针是通过2‑羟基‑1‑萘甲醛与一种罗丹明B衍生的内酰胺反应缩合而成的希夫碱化合物。该荧光探针本身具有良好的化学、光学稳定性；对铁离子具有特异性红色荧光响应，检测限可达到纳摩尔级，不受其他离子例如K

【技术实现步骤摘要】
基于FRET机制的罗丹明B内酰胺类希夫碱的铁离子探针
本专利技术属于探针
，更加具体地说，涉及一系列基于FRET机制的铁离子荧光探针及该类探针代表性化合物RhN4SB3与铁离子的荧光性质研究。
技术介绍
铁在人和大多数动物体内的生理功能与其存在形式息息相关，其参与血红蛋白、肌红蛋白、细胞色素以及多种酶的合成，并可以激活黄嘌呤氧化酶、琥珀脱氢酶等合成。人体吸收铁元素以Fe2+的形式为主，体内的一些具有还原性的物质例如半胱氨酸、谷胱甘肽等，可以将Fe3+还原成Fe2+，从而得以吸收。人体对于铁元素的代谢与其他微量元素有很大不同，铁元素的代谢过程可以看作是一个环路，铁元素在人体内可以循环利用，其在人体几乎每个器官都扮演着重要角色，但无论是铁缺乏还是铁过量都会导致不同的生理疾病，铁缺乏会导致缺铁性贫血，儿童患缺铁性贫血会导致智力减弱、认知能力发育延迟，同时会导致免疫力下降等问题。而虽然人体中含有大量的铁，铁过量也同样会给人的健康带来危害。体内过量的铁对神经系统有毒性作用，在脑组织特定区域铁水平升高与多种神经退行性疾病密切相关。临床研究表明，患有帕金森症(Parkinson’sdisease,PD)以及患有阿尔兹海默症(Alzheimer’sdisease,AD)的病人其大脑黑质致密部铁水平明显高于正常值。PD患者大脑黑质区的铁蛋白水平也同样不正常，一些研究表明，轻重两种亚型铁蛋白会随着年龄逐渐增加，但这个现象在PD和AD患者的大脑中没有发现。铁元素会出现在路易士小体中以及PD患者大脑黑质的存活神经元中，在这里，多巴胺氧化脱氨基的副产物过氧化氢会经铁催化转化成羟基自由基。此外，糖尿病以及心脑血管疾病也同样与铁元素的过载有关。但是人们对上述因铁过载引起的精神系统、循环系统疾病乃至癌症中，铁元素在病理过程中与疾病形成与发作相联系的确切机制尚未明确。因此，开发新型铁离子检测手段对进一步探究铁元素在上述疾病中的作用机制起了至关重要的作用。近年来，荧光探针技术受到人们的广泛关注，而由于铁离子具有顺磁性，是一种常见的荧光淬灭剂，对其具有特异性响应且具有实际应用价值的荧光团比较少，现有报道的铁离子特异性荧光受体大多需要有高铁色素或铁载体的类似物结构，这无疑限制了铁离子荧光探针的开发。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供可以作为高灵敏度的铁荧光探针而加以利用的化合物。和文献现有铁离子探针相比较，本专利技术探针具有灵敏度高，检测下限低(纳摩尔浓度nmol/L量级)，选择性高，稳定性强，制备简单、合成成本低等优势。本专利技术的技术目的通过下述技术方案予以实现：基于FRET机制的罗丹明B内酰胺类希夫碱的铁离子探针，具有如下化学式所示的结构：其合成技术路线如下化学式所示：在进行制备时，按照下述步骤进行：步骤1，将罗丹明B与2-羟基-1,3-丙二胺在无水乙醇中混合均匀后在50—80摄氏度下保持体系回流状态6–10小时，得到中间物质RhN4；步骤2，中间物质RhN4和2-羟基-萘甲醛在乙腈中混合均匀后在20–25摄氏度下持续搅拌10–15小时，得到铁离子探针化合物RhN4SB3。在步骤1中，罗丹明B与2-羟基-1,3-丙二胺为等摩尔比。在步骤1中，在60–70摄氏度下保持体系回流状态8–10小时。在步骤2中，中间物质RhN4和2-羟基-萘甲醛为等摩尔比。在步骤2中，在20–25摄氏度下持续搅拌10–12小时，搅拌速度为每分钟100–150转，搅拌为机械搅拌。在进行检测时，由待测样品和探针化合物溶液组成检测体系，选择将铁离子探针化合物RhN4SB3分散在乙腈和水的混合溶剂形成探针化合物溶液，乙腈和水的体积比为9:1中，再向其中加入待测样品，充分接触后使用波长为330nm的荧光进行激发，检测在576nm处的最大发射荧光强度，探针化合物溶液的体积为毫升数量级，待测样品体积为微升数量级，y＝138.98438x-80.54131，R2＝0.93851，y为在576nm处的最大发射荧光强度，x为[Fe3+]/[L]，即待检测样品中三价铁离子浓度/探针化合物溶液中探针化合物浓度，在0-35μM铁离子浓度范围内该探针荧光强度呈现出良好的线性关系。优选的，在探针化合物溶液中，溶液体积为2mL，探针化合物浓度为10μM；待测样品体积为10—20μL。优选的，待测样品和探针化合物溶液室温20–25摄氏度下混合10–15min后进行扫谱，激发波长为330nm，最大发射波长在576nm。在配体分子(探针化合物)未与金属离子结合前，由于分子内萘环部分连有推电子的羟基以及拉电子的希夫碱亚胺结构，只能观测到萘环部分由于分子内电荷转移(ICT)机制产生的微弱荧光。当铁离子加入到体系内后，配体结构中的罗丹明内酰胺结构开环，分子体系的共轭程度增强并发射出波长为576nm的红色荧光，且随着加入铁离子的浓度增加，体系荧光增强，即荧光位置不变，荧光强度增强。荧光共振能量转移也叫做福斯特共振能量转移(resonanceenergytransfer,FRET)，这种能量转移的过程是指能量从激发态供体荧光基团通过一个无辐射的“偶极-偶极耦合”转移到处于基态的受体荧光基团上的过程。这一过程可以在探针分子的荧光光谱中形成一个较大的伪斯托克斯位移，从而用于待测物的检测以及发出荧光信号。本专利技术采用具有罗丹明内酰胺结构的小分子来开发FRET机制的荧光探针分子，基于此类结构针对铁离子开发的一种合成简便、检测迅速的荧光探针化合物。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：1.本专利技术荧光探针与铁离子形成的配合物在330nm的最大激发波长的激发下，在最大发射光波长λem＝576nm处具有很强的荧光峰。在0-35μM铁离子浓度范围内该探针荧光强度呈现出良好的线性关系，y＝138.98438x-80.54131，R2＝0.93851。2.本专利技术荧光探针与铁离子形成的配合物在不同pH条件下显示出不同的荧光强度，其最佳pH范围4–8。3.本专利技术荧光探针分子的设计基于FRET原理，探针分子在结合铁离子前后荧光量子产率有大幅度的增长。荧光探针分子对铁离子有很好的选择性，且不受其他离子例如K+、Na+、Mg2+、Ca2+、Mn2+、Fe2+、K+、Na+等的干扰，响应迅速。且阴离子对本探针几乎没有干扰荧光的现象。4.本专利技术荧光探针分子与铁离子之间的络合后荧光检测在纳摩尔范围内，可以检测纳摩尔浓度的铁离子，其检测下限可低至2.47×10–10M，灵敏度高。附图说明图1是本专利技术中以探针化合物检测铁离子浓度，在铁离子浓度(0–35μM)内的荧光线性关系图。具体实施方式下面结合具体实施例进一步说明本专利技术的技术方案。实施例1——中间体RhN4的合成及表征将2.0g(4.2mmol)罗丹明B加入到30mL无水乙醇中，加热搅拌至罗丹明B完全溶解后，在回流状态下用恒压滴液漏斗将5mL2-羟基-1,3-丙二胺溶于5mL无水乙醇缓慢滴加入上述罗丹明B的无水乙醇溶液中。滴加完毕后保持体系回流状态8小时，混合物溶液由玫红色变为澄清透明的橙黄色，TLC检测反应至原料点基本消失，降温至室温20–25摄氏度后，旋转蒸发无水乙醇至体系内有大量沉淀析出，抽滤得到淡粉色沉淀，用蒸馏水洗涤至洗涤液无色透明接近中性，得到产物1.81g本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于FRET机制的罗丹明B内酰胺类希夫碱的铁离子探针，其特征在于，具有如下化学式所示的结构：

【技术特征摘要】
2018.01.29 CN 201810087575X1.基于FRET机制的罗丹明B内酰胺类希夫碱的铁离子探针，其特征在于，具有如下化学式所示的结构：2.基于FRET机制的罗丹明B内酰胺类希夫碱的铁离子探针的制备方法，其特征在于，按照下述步骤进行：步骤1，将罗丹明B与2-羟基-1,3-丙二胺在无水乙醇中混合均匀后在50–80摄氏度下保持体系回流状态6–10小时，得到中间物质RhN4；步骤2，中间物质RhN4和2-羟基-萘甲醛在乙腈中混合均匀后在20–25摄氏度下持续搅拌10-15小时，得到铁离子探针化合物RhN4SB3。3.根据权利要求2所述的基于FRET机制的罗丹明B内酰胺类希夫碱的铁离子探针的制备方法，其特征在于，在步骤1中，罗丹明B与2-羟基-1,3-丙二胺为等摩尔比。4.根据权利要求2所述的基于FRET机制的罗丹明B内酰胺类希夫碱的铁离子探针制备方法，其特征在于，在步骤1中，在60–70摄氏度下保持体系回流状态8–10小时。5.根据权利要求2所述的基于FRET机制的罗丹明B内酰胺类希夫碱的铁离子探针的制备方法，其特征在于，在步骤2中，中间物质RhN4和2-羟基-萘甲醛为等摩尔比。6.根据权利要求2所述的基于FRET机制的罗丹明B内酰胺类希夫碱的铁离子探针的制备方法，其特征在于，在步骤2中，在20–25摄氏度下持续搅拌10–12小时，搅拌速度为每分钟100–150转，搅拌为机械搅拌。7.如权利要求1所述的铁离子探针在检测三价铁离子中的应用，其特征在于，在探针化合物未...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐靖源，田禾，乔鑫，
申请(专利权)人：天津医科大学，
类型：发明
国别省市：天津,12