一种具有多通道信号输出半花菁分子光学探针及其合成方法和用途技术

本发明专利技术公开了结构如式I所示的半花菁分子光学探针。本发明专利技术半花菁分子光学探针具有优良的光学性质，包括：近红外区域具有最大吸收，近红外激发时会有近红外区域的发射，近红外激发时会有近红外区域的频率上转换发射，以及在短波长激发时有双发射峰。通过半花菁分子光学探针与检测物的相互作用，可以实现多通道光学信号的变化，使其有望被开发成为自校准光学探针。与已有类似分子相比，本发明专利技术多通道信号输出半花菁分子光学探针的最大吸收波长、发射波长均显著红移，使得其在体内成像及传感时的组织穿透深度大幅度提升，增加了其应用于体内成像的可能性。本发明专利技术还公开了所述的半花菁分子光学探针在制备体内成像试剂的用途。光学探针在制备体内成像试剂的用途。光学探针在制备体内成像试剂的用途。光学探针在制备体内成像试剂的用途。

【技术实现步骤摘要】
一种具有多通道信号输出半花菁分子光学探针及其合成方法和用途


[0001]本专利技术涉及一种具有多通道信号输出半花菁分子光学探针及其合成方法和用途。

技术介绍

[0002]近年来，对于环境以及生理生化重要分析物的识别和检测已成为化学和生物学领域的重要研究课题。将光学测量与合适的分子光学探针相结合的分析方法，因为具有便捷、成本低、对分析物高度敏感、选择性好，没有破坏性，而且在体内代谢快，不易造成生物体内毒性的优势，而被广泛采用。
[0003]随着科研工作者的艰辛探索，光学检测方法发展日新月异，出现了许多各具特色的新型检测方法，包括：近红外区域具有吸收和发射的光学探针，上转换发光分子探针，光声分子探针以及比率荧光探针。上述光学检测方法具有各自优势，但不可否认，也有自己的弱点与不足。比率荧光探针激发、发射多位于紫外
‑
可见光区，易受到组织吸收、自发荧光的干扰，且组织穿透能力弱，无法满足在生物体内及其他一些复杂条件下的检测要求。而近红外区域具有吸收和发射的光学探针、光声分子探针及上转换发光分子探针又易受环境和仪器波动引起的干扰，导致准确度不足。因此，开发一种具有多种光学输出信号的探针，集多种模式的优势于一身，同时实现不同通道信号之间的校准、验证，以保证检测的准确性显得迫在眉睫，据专利技术人所知，这样的“自校准分子光学探针”鲜有报道。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种具有多通道信号输出半花菁分子光学探针。
[0005]本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：
[0006]结构如式I所示的具有多通道信号输出半花菁分子光学探针(记为S
‑
NHR)：
[0007][0008]本专利技术的另一个目的是提供一种所述的半花菁分子光学探针的合成方法，反应路线如下：
[0009][0010]包括：
[0011]步骤(1)、以无水乙醇为反应溶剂，3
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乙基
‑2‑
甲基碘化苯并噻唑鎓、原甲酸三乙酯和N,N'
‑
二苯基甲脒，加热反应，反应液冷却至室温，倒入适量冰中，待冰融化后，减压抽滤，固体用冰冷的乙醚洗涤，得到化合物II；
[0012]步骤(2)、以乙酸酐为反应溶剂，在氩气或氮气保护下，以醋酸钾为催化剂，催化化合物II与6
‑
(N,N
‑
二乙氨基)
‑9‑
(2
‑
羧苯基)
‑
1,2,3,4四氢呫吨鎓高氯酸盐(式III)反应，得到半花菁分子光学探针。
[0013]步骤(1)中，所述的3
‑
乙基
‑2‑
甲基碘化苯并噻唑鎓、原甲酸三乙酯和N,N'
‑
二苯基甲脒的摩尔比为1:1:1。
[0014]所述的3
‑
乙基
‑2‑
甲基碘化苯并噻唑鎓与无水乙醇的用量比为1mol:350mL～1mol:1000mL。
[0015]所述的加热反应的温度为50℃～130℃。
[0016]无水乙醇与冰的用量比为3mL:35g。
[0017]步骤(2)中，化合物II与6
‑
(N,N
‑
二乙氨基)
‑9‑
(2
‑
羧苯基)
‑
1,2,3,4四氢呫吨鎓高氯酸盐的摩尔比为1:1。
[0018]所述的醋酸钾与6
‑
(N,N
‑
二乙氨基)
‑9‑
(2
‑
羧苯基)
‑
1,2,3,4四氢呫吨鎓高氯酸盐的摩尔比为1:1。
[0019]所述的6
‑
(N,N
‑
二乙氨基)
‑9‑
(2
‑
羧苯基)
‑
1,2,3,4四氢呫吨鎓高氯酸盐与乙酸酐的用量比为1mol:5000mL
[0020]所述的反应的温度为50℃～130℃。
[0021]反应结束后，加水终止反应，减压抽滤，得到粗产物，粗产物干燥，采用硅胶柱层析，以二氯甲烷和甲醇体积比为200:1～10:1的混合溶剂为洗脱剂，分离得到半花菁分子光学探针。
[0022]所述的硅胶柱层析的填充剂为300～400目硅胶。
[0023]专利技术人测定半花菁分子光学探针的S
‑
NHR光学性质，并与已有的分子光学探针NHR的相关性质进行比较：S
‑
NHR在DMF/水＝1:9的溶液中，近红外区域具有最大吸收，近红外激发时会有近红外区域的发射，近红外激发时会有近红外区域的频率上转换发射，以及在短波长激发时有双发射峰，说明通过本专利技术半花菁分子光学探针与检测物的相互作用，可以实现多通道光学信号(光声信号、比率荧光信号、近红外激发和发射的下转换荧光信号或近
红外激发和发射的频率上转换发光信号)的变化，有望被开发成为自校准光学探针；S
‑
NHR尺寸小，易被生物样品吞噬且具有大的组织穿透深度和生物体内快速排泄能力，且与NHR相比，S
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NHR在各种溶剂中的最大吸收以及最大发射波长均显著红移，使得其在体内成像及传感时的组织穿透深度大幅度提升，增加了其应用于体内成像的可能性。
[0024]本专利技术的另一个目的是提供所述的半花菁分子光学探针在制备体内成像试剂的用途。半花菁分子光学探针有望通过近红外区域光声信号、比率荧光信号、近红外激发和发射的下转换荧光信号或近红外激发和发射的频率上转换发光信号的变化，通过光声成像，荧光成像及频率上转化发光成像监测生物体内生理生化指标，例如pH、温度、粘度等可能的变化，疾病标志物，例如血清白蛋白、Aβ蛋白，H2S、亚硫酸氢根等可能的变化。
[0025]优选的，所述的用途为所述的半花菁分子光学探针在制备光声成像，荧光成像或频率上转化发光成像试剂的用途。
[0026]本专利技术的另一个目的是提供所述的半花菁分子光学探针在制备用于监测生物体内生理生化指标、疾病标志物的试剂盒的用途。
[0027]所述的生理生化指标为pH、温度、粘度；所述的疾病标志物为血清白蛋白、Aβ蛋白，H2S、亚硫酸氢根等。
[0028]本专利技术的有益效果：
[0029]本专利技术多通道信号输出半花菁分子光学探针具有优良的光学性质，包括：近红外区域具有最大吸收，近红外激发时会有近红外区域的发射，近红外激发时会有近红外区域的频率上转换发射，以及在短波长激发时有双发射峰。通过半花菁分子光学探针与检测物的相互作用，可以实现多通道光学信号的变化，使其有望被开发成为自校准光学探针，可兼具各种通道的优势，准确、灵敏、选择性好、有效避免环境及仪器变化的波动，可实现复杂基质情况下的检测。
[0030]与已有类似分子相比，本专利技术多通道信号输出半花菁分子光学探针的最大吸收波长、发射波长均显著红移，使得其在体内成像及传感时的组织穿透深度大本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.结构如式I所示的半花菁分子光学探针：2.一种权利要求1所述的半花菁分子光学探针的合成方法，其特征在于：反应路线如下：3.根据权利要求2所述的半花菁分子光学探针的合成方法，其特征在于：包括：步骤(1)、以无水乙醇为反应溶剂，3
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乙基
‑2‑
甲基碘化苯并噻唑鎓、原甲酸三乙酯和N,N'
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二苯基甲脒，加热反应，反应液冷却至室温，倒入适量冰中，待冰融化后，减压抽滤，固体用冰冷的乙醚洗涤，得到化合物II；步骤(2)、以乙酸酐为反应溶剂，在氩气或氮气保护下，以醋酸钾为催化剂，催化化合物II与6
‑
(N,N
‑
二乙氨基)
‑9‑
(2
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羧苯基)
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1,2,3,4四氢呫吨鎓高氯酸盐(式III)反应，得到半花菁分子光学探针。4.根据权利要求3所述的半花菁分子光学探针的合成方法，其特征在于：步骤(1)中，所述的3
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乙基
‑2‑
甲基碘化苯并噻唑鎓、原甲酸三乙酯和N,N'
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二苯基甲脒的摩尔比为1:1:1。5.根据权利要求3所述的半花菁分子光学探针的合成方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈金龙，赵浩东，平燕林，
申请(专利权)人：中国药科大学，
类型：发明
国别省市：