一种潜指纹检测用荧光染料探针及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种潜指纹检测用荧光染料探针及其制备方法和应用，该探针的核心化学结构式如式Ⅰ所示：其中R1为芳香环(包含芳香杂环)类化合物或者甲基。R2和R3至少有一个为亲水性基团。使用本发明专利技术所述的功能性荧光染料探针分子，可以选择性染色潜指纹中的DNA和潜指纹，再借助便携式的各种波段光源激发和单反相机，可以将各类物体表面的潜指纹通过染色之后用不同发射波段的光激发的方法显现出来，得到高清晰度的潜指纹荧光图像。得到高清晰度的潜指纹荧光图像。得到高清晰度的潜指纹荧光图像。

【技术实现步骤摘要】
一种潜指纹检测用荧光染料探针及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及潜指纹检测领域，具体涉及一种潜指纹检测用荧光染料探针及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]指纹是手指皮肤上特有的花纹，由皮肤上的隆起线构成。这些隆起线的起点、终点、分叉、结合被称为指纹细节特征点。每个人的指纹甚至一个指纹的每条隆起线都是独特的。因此，人类指纹具有终身基本不变、唯一性和触物必留痕等三大特点。根据人的指纹各不相同和终生基本不变的特性，指纹鉴定已经发展成为法医学领域的一种非常重要、可靠的方法，可以为司法鉴定，尤其是证实犯罪和认定罪犯，提供重要的线索和证据。
[0003]然而，相比于可见指纹和可塑指纹，潜指纹，也就是潜在指纹，是案发现场最常见的指纹。这类指纹是身体自然分泌物如汗液，经手指接触物体表面后留下的指纹纹路，通常是肉眼不易发现的，这导致对于潜指纹的提取和识别需要非常专业的技术。现有的潜指纹显现方法主要包括光学法、物理显现法、化学显现法、物理化学显现法等。然而，光学法目前存在仪器造价昂贵，体积过大、携带不变等问题，而物理显现法常用的粉末法和真空金属沉积法等存在步骤繁琐，同时粉末法对于潮湿环境指纹显现较差，而真空金属沉积法则需要抽真空等苛刻条件，这些因素都制约着现场快速指纹显现。物理化学法中碘熏法和502胶熏法则存在非常较大的毒性，同时这两种方法需要特殊的熏显箱，例如对于特别大的物体像汽车上的指纹显现则需要定制非常大的熏显箱子。电化学法是目前发展较快的一种技术，然而电化学技术仍然需要复杂的电聚合等电化学操作，同时也需要一些特殊、甚至昂贵的电化学设备如扫描电化学显微镜等。由于指纹中的很多物质(如氨基酸、脂类和DNA等)本身具有非常弱的自发荧光，光致发光技术很难直接实现对于潜指纹的显现。因此，化学显现法是目前满足现场指纹快速显现的一种较好的方法。
[0004]化学显现法的主要原理是利用特殊的化学试剂与指纹中的特殊成分，如氨基酸、脂类、DNA或者抗原，特异性结合来识别指纹，同时利用结合前后颜色或者荧光信号的变化达到指纹显现的目的。尤其是荧光显现，由于其高灵敏度，相比颜色显现能获得更清晰的指纹纹路，有些甚至能获得较好的指纹三级特征。茚二酮、DFO(1,8
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二氮芴
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酮)、IND(1,2
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Indanedione)及其衍生物是目前用于指纹荧光显现的商业化化学试剂。虽然这些试剂能实现对于潜指纹的清晰和快速显现，然而在实际使用中，通常需要使用很高比例的有机溶剂作为助溶剂，同时需要较高的温度(80℃以上)才能实现快速显现。有机溶剂的使用对于一线法医学人员会产生很大的危害。而较高温度的熏显则需要特殊的装置，如加热枪。有机溶剂和较高温度不利于对指纹的三级特征显现，同时也会对指纹中的DNA类物质产生不可逆破坏，导致后续基于指纹的DNA提取困难。
[0005]近年来，基于纳米技术、生物技术和荧光发光材料研究从理论到技术上的不断突破，国内外课题组开始利用各自在这些领域积累的技术进行新一轮的潜指纹显现化学试剂开发。如将聚集诱导发光(AIE)染料分子掺杂在各类指纹特异性结合的粉末中做成潜指纹
显现试剂，结合抗体技术和电化学技术发展潜指纹显现试剂，利用纳米光子学手段对潜指纹成像的方法，利用特异性指纹识别的核酸适配体结合商业化染料Fluor@Orange560做成显现试剂用于潜指纹成像，硅烷调控有机共轭材料用于潜指纹显现。虽然这些试剂的设计与合成有利于潜指纹显现化学试剂的开发，但仍然存在着诸多问题：1)大多数荧光染色试剂用于指纹显现后需要反复多次清洗才能清晰显现指纹纹路；2)很多试剂不能清晰地显现指纹三级特征；3)纳米材料等很容易聚集，导致试剂不能长时间保存；4)有些试剂仍然需要很高比例有机溶剂参与助溶，导致其毒性较大。5)粉末试剂在潮湿环境中潜指纹成像仍然困难。
[0006]目前为止，基于聚集诱导发光(AIE)原理开发了一类两亲性染色试剂用于潜指纹成像，是目前为止能实现潜指纹高效、快速、清晰的三级指纹成像的染料分子。然而，实际应用时，仍然存在对于一些光滑表面物体(多种不同深色的亚克力板)、深颜色背景物体(比如绿色背景橡胶)、很大一部分人造皮革等上面的潜指纹成像困难。同时，由于该类染料分子激发光谱仍然停留在405nm左右，很容易激发物体(尤其是深色物体或者自带荧光物体)自身荧光，从而干扰检测信号。另一方面，现有技术主要基于二芳基乙烯类化合物进行指纹染色试剂开发。同时主要利用吡啶阳离子等芳香杂环阳离子来降低这类苯乙烯结构在水溶液中的荧光，实现对于潜指纹的“off
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on”检测，避免了反复清洗的过程。而目前为止除了这类试剂之外，新的高效、快速、便捷的潜指纹染色用荧光化合物仍然没有报道。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种满足快速、高效、低毒潜指纹染色试剂需求的潜指纹检测用荧光染料探针及其制备方法和应用。
[0008]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0009]针对现有技术的以上缺陷和对于新的快速、高效、低毒潜指纹染色试剂的需求，本专利技术提供一种基于绿色荧光蛋白发色团(咪唑啉酮类)骨架结构的荧光染料探针分子在潜指纹成像中的应用。该荧光染料探针具有较高的生物安全性，能在水溶液中对于不同客体上的潜指纹进行快速(30秒之内)、高效的荧光显色。同时，通过对于咪唑啉酮骨架的改造，本专利技术可以提供激发和发射波长从350
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1200nm全覆盖的染色试剂。进一步的，该结构的创新点在于利用咪唑啉酮骨架本身的分子转动结构，该骨架在水溶液中的快速扭转使得设计出的显色试剂在水溶液没有接触到指纹区前保持荧光“暗态”，而一旦识别指纹区后则使得其扭转抑制转换为荧光“亮态”，从而实现对于潜指纹的高效“off
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on”荧光成像。该识别机理目前未见任何专利或者论文报道。为专利技术人首次发现和提出，具体如下：
[0010]一种潜指纹检测用荧光染料探针，该探针的化学结构式如式I所示：
[0011][0012]其中，R1为芳香环(包含芳香杂环)类化合物或者甲基，R3为芳香环(包含芳香杂环)类化合物，R2为烷烃基团(包含亲水性和非亲水性基团)，R2和R3至少有一个为亲水性基团。
[0013]进一步地，所述的R1和R3各自独立地为如下芳香环结构，包括苯环、萘环、噻吩、吲哚、苯胺、二苯胺、三苯胺、咔唑或芴中的一种或者多种，具体如下：
[0014][0015]进一步地，所述的R2和/或R4包括以下基团中的一种：
[0016][0017]其中，R5，R6和R7为氢、烷基、端胺基烷基或端羟烷基，还可以是各类阳离子烷烃季铵盐。
[0018]一种如上所述潜指纹检测用荧光染料探针的制备方法，该方法包括以下步骤：
[0019](1)在反应器中，分别加入N
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乙酰甘氨酸、R3醛、醋酸钠和醋酐，在氮气保护下回流反应，反应后冷却至有固体析出，可以用正己烷洗去酸酐，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种潜指纹检测用荧光染料探针，其特征在于，该探针的化学结构式如式I所示：其中，R1为芳香环类化合物或甲基，R2和R3至少有一个为亲水性基团。2.根据权利要求1所述的一种潜指纹检测用荧光染料探针，其特征在于，所述的R1和R3各自独立地为如下芳香环结构，包括苯环、萘环、噻吩、吲哚、苯胺、二苯胺、三苯胺、咔唑或芴中的一种或者多种，具体如下：3.根据权利要求2所述的一种潜指纹检测用荧光染料探针，其特征在于，所述的R2和/或R4包括以下基团中的一种：其中，R5，R6和R7为氢、烷基、端胺基烷基或端羟烷基。4.一种如权利要求1
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3任一项所述潜指纹检测用荧光染料探针的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)在反应器中，分别加入N
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乙酰甘氨酸、R3醛、醋酸钠和醋酐，在氮气保护下回流反应，反应后冷却至有固体析出，再洗去酸酐，过滤，然后再洗涤，干燥后，得到产物A；(2)在反应器中，分别加入化合物A和R2胺，再加入溶剂没过固体，在氮气保护下回流反应，反应后冷却，减压除去溶剂，分离得到化合物B，即潜指纹检测用荧光染料探针。5.根据权利要求4所述的一种潜指纹检测用荧光染料探针的制备方法，其特征在于，所述的制备方法还包括以下步骤：(3)在反应器中，分别加入化合物B、醛和氯化锌，再加入溶剂没过固体，在氮气保护下回流反应，反应后冷却，减压除去溶剂，分离得到化合物C，即潜指纹检测用荧光染料探针。6....

【专利技术属性】
技术研发人员：黄楚森，阮楠楠，魏小琴，余享，贾能勤，朱一明，
申请(专利权)人：上海师范大学，
类型：发明
国别省市：