与淀粉样纤维有高结合力的极性敏感NIR探针及其制备和应用制造技术

本发明专利技术提供了与淀粉样纤维有高结合力的极性敏感NIR探针及其制备和应用。所述荧光探针具有的结构通式为其中R为噻吩取代基或苯并噻二唑取代基。本发明专利技术的荧光探针发射波长到了近红外区，具有较大的斯托克斯位移，优良的光学稳定性，所得的荧光化合物在体外实验中表现出对纤维化蛋白具有高亲和力。利用对极性的超高灵敏度，在与纤维化蛋白结合前后显示明显的荧光变化，能够成功用于纤维化蛋白的近红外荧光成像，为AD发病机制，早期诊断和新药物研发提供有效的工具。和新药物研发提供有效的工具。和新药物研发提供有效的工具。和新药物研发提供有效的工具。

【技术实现步骤摘要】
与淀粉样纤维有高结合力的极性敏感NIR探针及其制备和应用


[0001]本专利技术涉及特异性分子识别诊断试剂领域，具体涉及一种极性敏感NIR探针，尤其具有淀粉样斑块亲和力的荧光探针，以及该类化合物在淀粉样斑块的显像方法中的应用。

技术介绍

[0002]阿尔兹海默症(Alzheimer
’
s disease,AD)是一种常见的进行性神经退行性疾病，随着社会老龄化越来越严重，AD给患者和社会造成巨大的负担。人们广泛认为，在AD发生的早期，β-淀粉样蛋白逐渐聚合沉积形成淀粉样斑块，最终导致神经元丢失，退化和痴呆。目前常见的应用于AD患者早期诊断的是磁共振成像(MRI)、正电子发射断层成像(PET)及单光子发射计算机断层显像(SPECT)。但MRI成像的灵敏度低、特异性差并且体积大的磁共振成像配体血脑屏障渗透性低。PET/SPECT成像成本高、有放射性危险、采集数据耗时长、核发射正电子半衰期短且同位素可用性狭窄。与以上方法相比，近红外荧光(NIRF)成像方法具有许多优点,如灵敏度高，可实现微弱信号的检测；检测安全，不接触放射性元素；无需耗时，数据采集过程中实施成像；成本适中，无需昂贵的设备等。近红外荧光探针的最大吸收波长和发射波长在近红外650～1000nm内。在此区间,生物体及其组织的吸收和发射都非常弱,因而被称为生物窗。该区域内的低背景荧光亦能增加荧光技术的灵敏度。另外,由于生物体对近红外荧光的光散射非常弱,使得近红外光在生物体内穿透的更深。NIRF探针具有较深的组织穿透距离且能大大减少活体组织及自发发光对成像的干扰,因此其临床应用前景极为可观,目前的发展也最为迅速。同时，现有市售Aβ斑块荧光标记染料的发射波长较短(主要位于400-600nm区间)、斯托克斯位移小、以及光稳定性差，导致其成像时背景信号高，并且容易发生光漂白，很难实现对Aβ斑块的准确定位因此，研发对Aβ斑块具有高亲和力的近红外荧光探针将具有重要的科学意义和实际价值。

技术实现思路

[0003]针对现有Aβ荧光成像技术存在的瓶颈问题，本专利技术的首要目的在于提供一类与Aβ斑块具有高亲和力的近红外荧光探针。该类近红外荧光探针是典型的D-π-A结构，其以乙基咔唑为供电子基团，通过引入噻吩(苯并噻二唑)基团有效拓展其共轭体系，并修饰吡啶溴盐作为吸电子基团并增加染料的亲水性，使其具有长发射波长(位于近红外区域)、大斯托克斯位移、光稳定性优异和生物相容性好等诸多优点，使其可以应用于受激辐射损耗超分辨成像(STED)。同时我们证明，该类探针有良好的双光子性能，可以用于双光子成像。同时该类探针在水溶液中完全没有荧光，而仅当高选择性与Aβ斑块特异结合后，由于其对纤维化前后局部微环境极性的灵敏响应，会伴随荧光的显著增强变化，使得该探针在检测Aβ斑块时表现为极高的信噪比。
附图说明
[0004]为了更清楚地说明本专利技术实施实例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要的附图做简单的介绍：
[0005]图1是本专利技术实施例所得荧光探针CTP的合成路线图。
[0006]图2是本专利技术实施例所得荧光探针TZPI的合成路线图。
[0007]图3是本专利技术实施例所得荧光探针CTP的1H-NMR谱图。
[0008]图4是本专利技术实施例所得荧光探针TZPI的1H-NMR谱图。
[0009]图5是本专利技术实施例所得荧光探针CTP与胰岛素纤维混合前后荧光发射光谱图。
[0010]图6是本专利技术实施例所得荧光探针TZPI与胰岛素纤维混合前后荧光发射光谱图，图中solution表示溶剂，fibrillar insulin表示胰岛素纤维。
[0011]图7是本专利技术实施例所得荧光探针CTP与蛋白结合后受激辐射损耗图像，图中confocal表示共焦。
[0012]图8是本专利技术实施例所得荧光探针TZPI与蛋白结合后双光子成像图。
具体实施方式
[0013]以下将结合附图及实施例来详细说明本专利技术的实施方式，借此对本专利技术如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本专利技术中的各个实施例中的各个特征可以相互结合，形成的技术方案均在本专利技术的保护范围之内。
[0014]本专利技术公开一种与淀粉样纤维有高结合力的极性敏感NIR探针，所述探针具有式(I)所示的结构通式：
[0015][0016]其中，R为噻吩取代基或苯并噻二唑取代基。
[0017]实施例一：CTP的合成
[0018]本实施例的一种荧光探针CTP的合成，具体合成步骤如下：
[0019](1)合成中间体1
[0020]在氩气环境下，将3-溴-9-乙基-9H-咔唑(273mg，1mmol)、5-甲酰基-2-噻吩甲酸(234mg，1.5mmol)、Pd(pph3)4(115.6mg，0.1mmol)和K2CO3(276.4mg，2mmol)溶于25.0mL THF和8.0mL H2O中，在80℃下搅拌24小时，冷却至室温，将溶剂在减压下蒸发除去。用硅胶柱层析法纯化残余物，洗脱溶剂为DCM和PE(2:1v/v)，得到黄色中间体1的粉末(162mg,产率53％)。1H NMR(600MHz,DMSO)δ8.72(dd,J＝8.4,1.0Hz,1H),7.88(t,J＝7.8Hz,1H),7.69(d,J＝8.5Hz,1H),7.60(t,J＝7.8Hz,1H),6.80(s,1H),4.45
–
4.40(m,2H),3.30(s,7H),2.24(d,J＝5.6Hz,1H),1.32
–
1.17(m,3H),0.82(t,J＝6.9Hz,1H)。
[0021]黄色中间体1的结构式为：全称为5-(9-乙基-9H-咔唑-3-基)-2-噻吩甲醛。
[0022](2)合成CTP
[0023]在氩气环境中，将5-(9-乙基-9H-咔唑-3-基)-2-噻吩甲醛(61.1mg，0.2mmol)和1-丁基-4-甲基吡啶溴化物(46.1mg，0.2mmol)加入到干燥乙醇中，在几滴哌啶的催化下回流过夜。冷却至室温后，减压蒸发除去溶剂。用Al2O3柱层析法纯化残余物，用DCM和甲醇混合物(98:2v/v)作为洗脱溶剂，得到红棕色的CTP粉末(65mg，产率63％),CTP全称为(E)-1-丁基-4(2-(5-(9-乙基-9H-咔唑-3-基)噻吩-2-基)乙烯基)吡啶-1-氨基溴盐。1H NMR(600MHz,DMSO-d6)δ8.90(d,J＝6.5Hz,2H),8.57(d,J＝1.8Hz,1H),8.28
–
8.23(m,2H),8.20(d,J＝6.6Hz,2H),7.85(dd,J＝8.5,1.9Hz,1H),7.72(d,J＝8.6Hz,1H),7.69
–
7.64(m,2H),7.55(d,J＝3.8Hz,1H),7.51(t,J＝7.7Hz,1H),7.26(t,J＝7.4Hz,1H),7.16(d,J本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种与淀粉样纤维有高结合力的极性敏感NIR探针，其特征在于所述探针具有式(I)所示的结构通式：其中，R为噻吩取代基或苯并噻二唑取代基。2.一种权利要求1所述的与淀粉样纤维有高结合力的极性敏感NIR探针的制备方法，包括以下步骤：(1)在氩气环境下，将3-溴-9-乙基-9H-咔唑、5-甲酰基-2-噻吩甲酸、Pd(pph3)4和K2CO3溶于有机溶剂和水中，将反应物回流过夜，冷却至室温，将溶剂在减压下蒸发除去，柱层析分离得到黄色中间体黄色中间体的全称为5-(9-乙基-9H-咔唑-3-基)-2-噻吩甲醛；(2)在氩气环境中，将黄色中间体1和1-丁基-4-甲基吡啶溴化物加入到干燥乙醇中，在哌啶的催化下回流过夜；冷却至室温后，减压蒸发除去溶剂，柱层析分离得到红棕色产物CTP，CTP全称为(E)-1-丁基-4(2-(5-(9-乙基-9H-咔唑-3-基)噻吩-2-基)乙烯基)吡啶-1-氨基溴盐。3.一种权利要求1所述的与淀粉样纤维有高结合力的极性敏感NIR探针的制备方法，包括以下步骤：(1)在氮气环境下，将(9-乙基-9H-咔唑-3-基)硼酸、7-溴苯并[C][1,2,5]噻二唑-4-甲醛、Pd(PPH3)4和K...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖清，吕铮，李莉，满忠伟，付红兵，徐珍珍，
申请(专利权)人：首都师范大学，
类型：发明
国别省市：