一种靶向脂滴和水环境的双色荧光探针及其合成方法和应用技术

本发明专利技术属于生物医药技术领域，具体涉及一种靶向脂滴和水环境的双色荧光探针及其合成方法和应用。本发明专利技术通过简单的一步反应合成了三种典型的D

【技术实现步骤摘要】
一种靶向脂滴和水环境的双色荧光探针及其合成方法和应用


[0001]本专利技术属于生物医药
，具体涉及一种靶向脂滴和水环境的双色荧光探针及其 合成方法和应用。

技术介绍

[0002]脂滴(LDs)被称为能量储存中心和动力细胞器，在活细胞中主要含有胆固醇酯和甘油 三酯。据报道，LDs在组织中的异常积累与脂质代谢过程密切相关，可能导致一系列疾病， 包括脂肪肝和动脉粥样硬化(AS)。此外，LDs在肝脏中积累的进展可进一步促进脂肪组织 和心脏周围的心肌脂肪倾倒。此外，如果能够在现阶段检测并采取预防措施，临床心血管 疾病(CVD)事件可以避免或延迟。考虑到LDs在脂肪肝和AS发展中的重要作用，针对LDs 的功能并追踪LDs的动态波动，有可能预测疾病进展并指导有效治疗。
[0003]为此，报道了一系列用于检测LDs的成像技术，包括拉曼显微镜、透射电子显微镜(TEM)、 免疫荧光染色和荧光成像技术。其中，荧光成像具有很高的时间和空间分辨率，更容易在 活细胞的亚细胞水平上监测生物分子的位置、浓度和运动。虽然尼罗红和BODIPY 493/503 是目前使用最多的两种荧光探针，但这两种染料的光稳定性低，Stokes位移小，在长期组 织成像中存在一定的局限性。为了克服这些缺点，人们开发了多种性能优异的荧光探针用 于脂滴的特异性成像，包括多环芳烃化合物、StatoMerocyanine衍生物、金属配合物、聚 集诱导发射荧光团、分子内电荷转移(ICT)或推拉电子结构化合物等。一般情况下，同时对 脂肪肝和AS组织的水环境和脂质聚集部位进行成像，对揭示组织微结构、水/脂质界面、 疾病程度等有重要价值。同时，利用其中一个荧光信号作为定位校正和定量分析的参考也 是非常有吸引力的。
[0004]然而，大多数荧光探针对脂滴只显示单一的荧光开启特性。只有极少数的探针在水和 脂质微环境中表现出单一激发波长下的两种不同发射波长。此外，两个波长之间的光谱重 叠可能会降低灵敏度并引起一些信号重叠问题。因此，迫切需要研制在水脂微环境下几乎 无发射串扰的荧光探针，以准确区分正常组织和病理组织。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种靶向脂滴和水环境的双色荧光探针， 采用的技术方案如下：
[0006]一种靶向脂滴和水环境的双色荧光探针，所述双色荧光探针的结构式为 其中R为甲氧基、羟基或氮二甲基中的一种。
[0007]采用该技术方案后，通过简单的一步反应合成了三种典型的D
‑
π
‑
A型荧光探针 (LDs
‑
DM、LDs
‑
HO、LDs
‑
M0)，并通过HRMS、1H NMR和
13
C NMR确定了其化学结构；通过对 双色荧光探针的光物理性能研究发现双色荧光探针具有较强的ICT效应，因此双色荧光探 针在水中表现出近红外发射，在油中表现出绿色发射。
[0008]本专利技术还提供了一种靶向脂滴和水环境的双色荧光探针的合成方法，采用的技术方案 如下：
[0009]包括以下步骤：
[0010]步骤一：向有机溶剂中加入萘醛化合物、丙二腈和催化剂得到混合溶液，所述萘醛化 合物的结构式为其中R为甲氧基、羟基或氮二甲基中的一种；
[0011]步骤二：将得到的混合溶液加热到80℃后回流反应3h；
[0012]步骤三：反应结束后，将混合溶液静置冷却至室温后收集反应得到的双色荧光探针晶 体；
[0013]步骤四：用有机溶剂对得到的双色荧光探针晶体进行洗涤后得到双色荧光探针。
[0014]作为优选，所述萘醛化合物、丙二腈和有机溶剂的摩尔比为1：(1
‑
1.2)：(50
‑
200)。
[0015]作为优选，所述加入的催化剂的体积为有机溶剂的体积的0.05
‑
0.5％。
[0016]作为优选，所述催化剂为所述催化剂为哌啶、1,5
‑
二氮杂双环[4.3.0]‑5‑
壬烯、四甲 基胍、1,8
‑
二氮杂二环十一碳
‑7‑
烯、三乙胺、N,N
‑
二异丙基乙胺、4
‑
二甲基氨砒啶、N,N
‑ꢀ
二甲基乙醇胺或氮甲基吗啡啉中的一种。
[0017]作为优选，所述有机溶剂为无水乙醇或甲醇中的一种。
[0018]作为优选，所述洗涤剂为无水乙醇、甲醇、丙酮或乙醚中的一种。
[0019]采用该技术方案后，选用含有不同取代基的萘醛化合物和丙二腈反应，制备三种典型 的D
‑
π
‑
A型荧光探针。催化剂做碱可以加快反应速度，溶剂是为了溶解原料以及加快反应 速度，洗涤剂为不良溶剂，选用不良溶剂为洗涤剂的目的是洗掉杂质的同时尽可能减少产 物损失。合成的双色荧光探针在水中表现出近红外发射，在油中表现出绿色发射，从而实 现了细胞内脂滴和水环境的特异性荧光成像。
[0020]本专利技术还提供了一种如权利要求1所述的靶向脂滴和水环境的双色荧光探针在区分脂 肪肝组织和动脉粥样硬化斑块中的水区域和脂质区域方面的应用。
[0021]采用该技术方案后，动脉血管壁上斑块的形成是AS的一个典型特征，这将进一步诱发 一系列心脏病。脂质代谢紊乱和LDs在动脉血管壁的异常积聚将诱发和促进动脉粥样硬化 斑块的形成。而双色荧光探针在局部脂质区域(绿色荧光)和水区域(红色荧光)显示出 明亮的荧光，几乎没有荧光串扰，这使得它能够精确区分病变和正常区域。肝脏中LDs的 大量积累会导致脂肪肝，进而引发不可逆的肝功能障碍。因此，脂肪肝的诊断以及区分脂 质区和正常区对于预防疾病发展具有重要意义。
[0022]一种如权利要求1所述的靶向脂滴和水环境的双色荧光探针在区分人体正常组织和脂 肪肝组织方面的应用。
[0023]采用该技术方案后，与正常人肝组织中的弱荧光和少量LDs相比，脂肪肝患者经双色 荧光探针染色后可检测到更大尺寸的LDs和亮绿色荧光，因此可以区分正常人体组织和脂 肪肝组织。
[0024]综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：
[0025]1.可以通过双色荧光探针在无组织切片的情况下区分脂肪肝组织和动脉粥样硬化斑 块中的水区域和脂质区域。
[0026]2.双色荧光探针可用于区分正常人肝组织和患有脂肪肝的患者肝组织，在预测脂
双色3D成像图；
[0055]图22为本专利技术的脂肪肝组织和动脉粥样硬化斑块中的成像图；
[0056]图23为本专利技术的健康小鼠(对照组)和脂肪肝小鼠肝组织的同时双色3D成像图；
[0057]图24为本专利技术的用LDs
‑
DM和尼罗红染色的脂肪肝小鼠和正常小鼠肝组织的3D成像；
[0058]图25为本专利技术的在488nm单次激发下，在管腔内用500nM LDs
‑
DM染色的人本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种靶向脂滴和水环境的双色荧光探针，其特征在于：所述双色荧光探针的结构式为其中R为甲氧基、羟基或氮二甲基中的一种。2.一种如权利要求1所述的靶向脂滴和水环境的双色荧光探针的合成方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一：向有机溶剂中加入萘醛化合物、丙二腈和催化剂得到混合溶液，所述萘醛化合物的结构式为其中R为甲氧基、羟基或氮二甲基中的一种；步骤二：将得到的混合溶液加热到70
‑
80℃后回流反应3
‑
8h；步骤三：反应结束后，将混合溶液静置冷却至室温后收集反应得到的双色荧光探针晶体；步骤四：用0
‑
4℃的洗涤剂对得到的双色荧光探针晶体进行洗涤后得到双色荧光探针。3.根据权利要求2所述的一种靶向脂滴和水环境的双色荧光探针的合成方法，其特征在于：所述萘醛化合物、丙二腈和有机溶剂的摩尔比为1：(1
‑
1.2)：(50
‑
200)。4.根据权利要求2所述的一种靶向脂滴和水环境的双色荧光探针的合成方法，其特征在于：所述加入催化剂的体积为有机溶剂的体积的0.05

【专利技术属性】
技术研发人员：詹梓炫，李为民，
申请(专利权)人：四川大学华西医院，
类型：发明
国别省市：