紫外光激发荧光染料及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种紫外光激发荧光染料及其应用，具体涉及通式(Ⅰ)化合物，式中各基团如文中所述，本发明专利技术还涉及该染料‑偶联物，以及应用在抗体检测上。本发明专利技术的荧光染料同时存在活性基团和水溶性聚合物基团，该荧光染料可以被405nm激光激发，且具有很好的水溶性、显著降低对生物活性的影响和在较短波长内具有较高的荧光信号的效果。

【技术实现步骤摘要】
紫外光激发荧光染料及其应用
本专利技术涉及荧光染料，特别涉及紫外光激发荧光染料及其应用，特别是其在神经病理学、免疫学、病理学和蛋白质组学上的应用。
技术介绍
随着新的显微技术的发展和各种合成及天然荧光分子的出现，荧光显微技术已经成为细胞生物学的基础工具。荧光标记的目标分子或细胞器可以用来研究细胞的结构和功能。荧光染料可以作为示踪剂使用荧光显微镜对生物结构进行定位，使用荧光免疫方法对分析物进行定量，使用流式细胞仪对细胞进行分析，细胞物理状态的测定及其他应用。与其它类型吸收染料相比，荧光染料通常灵敏度高，并且其吸收波长与发射波长是不同，一般通过光学激发来检测荧光发射，在大部分生物学样品中具有较低的荧光背景，其固有的光学性质例如荧光极性，荧光寿命和激发态能量转移均是可以进行测定的。目前荧光染料广泛应用于对病人的生理学功能进行日常检查或疾病诊断过程，也可以同步监控暴露在环境中的有害化学物质例如毒素或致癌农药，或者空气、泥土或饮用水中的有害无机物质对工人的影响，确定药物疗效，扫描新化合物对特殊酶的促进或抑制作用，监控基因和转基因表达，以及一些其他生物学应用例如免疫酶联反应和蛋白质印迹法(WesternBlots)。在研究和诊断过程中，需要对有机化合物、生物化合物和生物分析物进行快速高效的检测或定量。特别需要提供一种用来检测少量核酸、多肽、药物、新陈代谢产物和微组织的方法。例如用于治疗目的需要对麻醉剂、中毒、药物情况进行了解，还需要了解激素、病理学微组织、病毒、抗体、酶和核酸等所反应出的疾病状态，光学方法检测(荧光发射，紫外吸收，比色法)用于监测和测量荧光，是一种传统并且高效的检测，这些方法可以通过直接观察或者仪器检测来定性或定量检测所需要的信息。使用荧光染料作为示踪剂，一般需要将染料和生物活性配体如细胞、组织、蛋白、抗体、药物、酶、激素、核酸、多糖、脂类或者其他生物分子之间形成化学共价键或者将染料与自然或人工合成聚合物(载体分子)相连制成合成探针(荧光探针/染料-偶联剂)，使用这些合成探针(荧光探针/染料-偶联剂)，生物分子一般会发生生物化学变化，合成探针(荧光探针/染料-偶联剂)可以对这种变化提供定性或定量检测。紫外激发具有其固有的弱点，如会造成光漂白和会对标记物造成损害等，但是在多色荧光应用中，如免疫荧光，核酸，蛋白质组，原位杂交和神经追踪中，蓝色荧光探针可以与绿色、黄色、橙色和红色荧光探针(染料-偶联剂)明显区分。半导体激光器又称二极管，是以半导体材料为工作物质的一类激光器件，是成熟较早、进展较快的一类激光器，由于它的波长范围宽，制作简单、成本低、易于大量生产，并且由于其具有体积小、重量轻、寿命长等特点，因此，品种发展快、应用范围广和易于与各种光电子器件实现电子集成，如405nm的激光器。目前，能被405nm激光激发的合适染料则屈指可数，如CascadeBlue，CascadeYellow和PacificBlue和PacificOrange等。为了在生物学应用中减少聚集，大部分染料中均含有磺酸基团，虽然磺化可减少二聚体的形成和增加染料的水溶性，但也在生物分子中引入了负电荷，因此可能增加破坏标记生物分子的生物学活性的风险。因此，目前仍然需要开发出可以被405nm激光激发的合适染料。而目前存在的紫外激光激发染料，在波长大约405nm时，一般吸收较弱(在最大吸光处的摩尔消光系数小于20000cm-1·M-1)、量子产率较低和在水溶液环境中溶解度差。这些缺点限制了其在生物学领域的应用。CascadeYellow是一个普通的紫外光激发的染料，然而，这种染料与载体分子或固相支撑物结合后，容易形成二聚体并且在水溶液体系中倾向于形成聚集，而已知具有宽光谱的染料在合适的紫外光激发下(典型的为515-525nm)具有显著的荧光背景。另外，许多已知的染料在水溶液中会发生淬灭现象，从而导致荧光量子产率降低，将导致探测的灵敏度降低或者需要加大染料的用量等缺点。综上所述，迫切需要开发出具有适用于紫外光激光器(例如405nm激光器)且具有活性基团的荧光染料。这种染料需要具有很好的水溶性、显著降低对生物活性的影响和在较短波长内具有较高的荧光信号的特点。
技术实现思路
鉴于上述所述，本专利技术公开了一类紫外光激发荧光染料及其应用。本申请的紫外光激发荧光染料具有水溶性好、能显著降低对生物活性的影响和在较短波长内具有较高的荧光信号等优点。本专利技术要解决的技术问题之一是提供一类新型化合物(即通式Ⅰ化合物)，此化合物可作为紫外光激发荧光染料，此荧光染料同时包含水溶性聚合物和活性基团；本专利技术要解决的技术问题之二是提供制备“荧光染料-偶联物”的方法；本专利技术要解决的技术问题之三提供此种荧光染料及“荧光染料-偶联物”的应用。为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：紫外光激发荧光染料，具有通式Ⅰ的结构：式Ⅰ中：X、Y和Z各自独立选自：C、CR1、N、NR3、S、O、Se、P、Si，As、C-C、CR1-CR2、NR3-NR4、S-S,此处，X、Y和Z中至少一个不是C或C-C；W为N或C；R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R9和R10各自独立选自：H、C1-8烷基、C1-8取代烷基、C1-8烷氧基、羟基、磺酸基、S、卤素、氨基、取代氨基、醛基、羧基、酯基、叠氮基、亚硝基、氰基、硫醚基、C5-7环、C5-7含杂环、取代的C5-7环、取代的C5-7含杂环、活性基团或水溶性聚合物基团，或者R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R9和R10中的R1与R2、R3与R4、R5与R6和R9与R10分别连接形成饱和或者不饱和的五元环、六元环或七元环；R8为H、C1-8烷基、C1-8取代烷基、C5-7环、C5-7含杂环、取代的C5-7环、取代的C5-7含杂环、活性基团或水溶性聚合物基团，或者与R7连接形成饱和或者不饱和的五元环、六元环或七元环；R1-R4各自独立选自：H、C1-8烷基、C1-8取代烷基、C1-8烷氧基、羟基、磺酸基、卤素、氨基、取代氨基、醛基、羧基、酯基、叠氮基、硝基、亚硝基、氰基或硫醚基；在R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9和R10中，存在至少一个活性基团和至少一个水溶性聚合物基团。依照本专利技术的一个方面，X为C或CR1，其中，R1为磺酸基；Y为N；Z为O或S；W为N；R1、R2、R5、R6、R7、R9和R10全部为H；R3、R4、R8互相独立选自：磺酸基、活性基团或水溶性聚合物。依照本专利技术的一个方面，所述活性基团包括：丙烯酰胺、羧酸的活化酯、羧酸酯、酰基叠氮、酰基氰、醛、卤素取代芳环、酸酐、氨基、叠氮、氮杂环丙烷、硼化物、重氮烷、卤代乙酰胺、卤代烷、卤代三嗪、肼、亚胺酯、异氰酸、异硫氰酸、马来酰亚胺、亚磷酰胺、活性钯络合物、卤代硅烷、酰卤或硫醇、四氟苯酚酯、炔烃。依照本专利技术的一个方面，所述水溶性聚合物包括：聚环氧乙烷、糖类、多肽、聚乙二醇。依照本专利技术的一个方面，所述活性基团为包含羧酸的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.紫外光激发荧光染料，具有通式Ⅰ的结构：/n

【技术特征摘要】
1.紫外光激发荧光染料，具有通式Ⅰ的结构：



式Ⅰ中：
X、Y和Z各自独立选自：C、CR1、N、NR3、S、O、Se、P、Si，As、C-C、CR1-CR2、NR3-NR4、S-S,此处，X、Y和Z中至少一个不是C或C-C；
W为N或C；
R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R9和R10各自独立选自：H、C1-8烷基、C1-8取代烷基、C1-8烷氧基、羟基、磺酸基、S、卤素、氨基、取代氨基、醛基、羧基、酯基、叠氮基、亚硝基、氰基、硫醚基、C5-7环、C5-7含杂环、取代的C5-7环、取代的C5-7含杂环、活性基团或水溶性聚合物基团，或者R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R9和R10中的R1与R2、R3与R4、R5与R6和R9与R10分别连接形成饱和或者不饱和的五元环、六元环或七元环；
R8为H、C1-8烷基、C1-8取代烷基、C5-7环、C5-7含杂环、取代的C5-7环、取代的C5-7含杂环、活性基团或水溶性聚合物基团，或者与R7连接形成饱和或者不饱和的五元环、六元环或七元环；
R1-R4各自独立选自：H、C1-8烷基、C1-8取代烷基、C1-8烷氧基、羟基、磺酸基、卤素、氨基、取代氨基、醛基、羧基、酯基、叠氮基、硝基、亚硝基、氰基或硫醚基；
在R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9和R10中，存在至少一个活性基团和至少一个水溶性聚合物基团。


2.根据权利要求1所述的紫外光激发荧光染料，其特征在于：
X为C或CR1，其中，R1为磺酸基；
Y为N；
Z为O或S；
W为N；
R1、R2、R5、R6、R7、R9和R10全部为H；
R3、R4、R8互相独立选自：磺酸基、活性基团或水溶性聚合物。


3.根据权利要求2所述的紫外光激发荧光染料，其特征在于：所述活性基团包括：丙烯酰胺、羧酸的活化酯、羧...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓飞，毛飞，
申请(专利权)人：宝天生物科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31