一种线粒体靶向的粘度响应荧光探针的制备方法及应用技术

本申请公开了一种线粒体靶向的粘度响应荧光探针的制备方法及应用，属于化学生物材料技术领域。针对大多数的探针缺乏生物靶向性的问题，本发明专利技术构建荧光探针由3

【技术实现步骤摘要】
一种线粒体靶向的粘度响应荧光探针的制备方法及应用


[0001]本专利技术属于化学生物材料
，具体涉及一种线粒体靶向的粘度响应荧光探针及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]线粒体被称为调节细胞能量代谢、信号转导和细胞生长的大能量工厂。线粒体的任何损伤或功能障碍都可能会引起线粒体内的一些生理变化，如pH、极性和粘度等，其中线粒体粘度在维持生物大分子之间的相互作用、信号传递、细胞代谢的生理过程中起着至关重要的作用。线粒体中粘度异常与许多疾病有关，如帕金森病、炎症、癌症等。因此，开发一种检测线粒体粘度的有效方法，探索粘度与线粒体相关功能的关系，可以为线粒体相关疾病的发病机制提供深刻的见解。
[0003]尽管目前已经设计了许多用于线粒体粘度检测的小分子荧光探针，但用于追踪线粒体粘度并评估其与线粒体其他功能之间关系的探针却鲜有报道，开发一种新型的线粒体靶向用于追踪线粒体粘度变化的探针仍然具有挑战性。本专利技术设计了一种可线粒体靶向且具有红色荧光发射的粘度探针VP，该探针最大发射波长处于红光区615nm处，对粘度具有较强的特异性响应。此外，由于其独特的特性，VP已成功应用于小胶质细胞中线粒体粘度的靶向检测。构建此线粒体靶向的粘度探针在相关疾病的诊断中具有巨大的医学应用潜力。

技术实现思路

[0004]针对上述问题本专利技术提供一种线粒体靶向的粘度响应荧光探针及其制备方法和应用。该探针是由3
‑
乙基
‑
1,1,2
‑
三甲基
‑
1H
‑
苯并[e]吲哚
‑3‑
碘化鎓和4
‑
二乙氨基苯甲醛在四氢吡咯催化下反应制得。由于苯环与吲哚环之间化学键的自由旋转，探针本身具有较弱的荧光；而随着粘度增加，苯环与吲哚环之间化学键的自由旋转可以被有效抑制，从而使得探针荧光强度急剧增强。此外，该探针具有较强的选择性和特异性、较好的稳定性及较优的线粒体靶向能力，可被应用于药物刺激前后细胞线粒体中粘度变化的检测。
[0005]为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0006]一种线粒体靶向的粘度响应荧光探针，可以靶向检测线粒体中粘度变化，所述荧光探针的化学结构式为：
[0007][0008]一种线粒体靶向的粘度响应荧光探针的制备方法，包括以下步骤：
[0009](1)在氮气保护下，将1,1,2
‑
三甲基
‑
1H
‑
苯并[e]吲哚
‑
碘化鎓用甲苯溶解，然后加
入碘乙烷回流反应；将反应液冷却过滤混合物，用正己烷洗涤，得到化合物3
‑
乙基
‑
1,1,2
‑
三甲基
‑
1H
‑
苯并[e]吲哚
‑3‑
碘化鎓VP
‑
1。
[0010](2)在氮气保护下，将步骤(1)制备的3
‑
乙基
‑
1,1,2
‑
三甲基
‑
1H
‑
苯并[e]吲哚
‑3‑
碘化鎓和4
‑
二乙氨基苯甲醛溶于乙醇中，加入四氢吡咯作为催化剂，回流反应，浓缩反应液并经柱层析分离得到荧光探针VP。
[0011]进一步，所述步骤(2)中的3
‑
乙基
‑
1,1,2
‑
三甲基
‑
1H
‑
苯并[e]吲哚
‑3‑
碘化鎓、4
‑
二乙氨基苯甲醛溶于乙醇中和四氢吡咯的摩尔比为1:1.1:0.01。
[0012]进一步，所述步骤(2)中柱层析用洗脱剂是体积比为100～10:1的二氯甲烷与甲醇的混合物。二氯甲烷和甲醇体系的洗脱剂对产物的分离提纯效果更好，而且利用梯度洗脱法能够达到最好的分离效果，减少产物的损失。
[0013]一种线粒体靶向的粘度响应荧光探针的应用，利用荧光探针法和荧光成像法检测细胞线粒体中粘度的变化。
[0014]一种线粒体靶向的粘度响应荧光探针的应用，用于检测药物刺激前后细胞线粒体中粘度的变化。荧光探针响应粘度机理如图2所示，由于苯环与吲哚环之间化学键的自由旋转，将分子激发态能量消耗，导致探针以非辐射跃迁方式回到基态，使得探针本身具有较弱的荧光；而随着粘度增加，苯环与吲哚环之间化学键的自由旋转可以被有效抑制，降低了自由旋转导致的非辐射跃迁，从而使得探针荧光强度急剧增强。
[0015]与现有技术相比本专利技术具有以下优点：
[0016]1.本专利技术探针属于长波长(红光区域)荧光探针，组织穿透能力强且受生物组织自发荧光影响小，便于观察；而且对细胞或生物组织没有损伤。
[0017]2.该探针的荧光性质不受活性氧、活性氮、溶剂极性和不同pH环境的影响，具有较好的特异性和稳定性。
[0018]3.该探针分子中半花菁单元，能够实现探针的线粒体靶向性，从而实现靶向检测线粒体中粘度变化。
[0019]4.该探针生物相容性好，可应用于活体动物模型中粘度的检测。
附图说明
[0020]图1为本专利技术荧光探针VP的合成线路图；
[0021]图2为本专利技术荧光探针VP对粘度响应机理图；
[0022]图3为本专利技术所涉及化合物VP
‑
1的1H NMR谱图；
[0023]图4为本专利技术所涉及化合物VP
‑
1的
13
C NMR谱图；
[0024]图5为本专利技术所涉及的探针VP的1H NMR谱图；
[0025]图6为本专利技术所涉及的探针VP的
13
C NMR谱图；
[0026]图7为本专利技术所涉及的探针VP的HRMS谱图；
[0027]图8(A)为本专利技术荧光探针VP检测在水和甘油中的紫外吸收光谱图，(B)荧光探针在不同比例甘油
‑
水混合体系中的荧光发射光谱图；
[0028]图9(A)为本专利技术荧光探针VP分别在水和90％甘油
‑
水体系中响应不同活性氧/活性氮的荧光强度图，(B)荧光探针在不同溶剂中的荧光发射光谱图，(C)荧光探针在不同pH的PBS溶液，以及不同比例甘油+不同pH溶液中的荧光强度变化图；
[0029]图10为本专利技术荧光探针VP在BV2细胞中的线粒体定位荧光成像图；
[0030]图11为本专利技术荧光探针VP对BV2细胞中粘度变化检测的荧光成像图；
[0031]图12为本专利技术荧光探针VP对BV2细胞存活率影响图。
具体实施方式
[0032]实施例1
[0033]一种线粒体靶向的粘度响应荧光探针
[0034]如图1的合成线路图所示，化合物VP的合成：
[0035](1)化合物VP
‑
1的合成：氮气保护下，将1,1,2
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种线粒体靶向的粘度响应荧光探针，其特征在于：可以靶向检测线粒体中粘度变化，所述荧光探针的化学结构式为：2.根据权利要求1所述的一种线粒体靶向的粘度响应荧光探针的制备方法，其特征在于：包括以下步骤(1)在氮气保护下，将1,1,2
‑
三甲基
‑
1H
‑
苯并[e]吲哚
‑
碘化鎓用甲苯溶解，然后加入碘乙烷回流反应；将反应液冷却过滤混合物，用正己烷洗涤，得到化合物3
‑
乙基
‑
1,1,2
‑
三甲基
‑
1H
‑
苯并[e]吲哚
‑3‑
碘化鎓。(2)在氮气保护下，将步骤(1)制备的3
‑
乙基
‑
1,1,2
‑
三甲基
‑
1H
‑
苯并[e]吲哚
‑3‑
碘化鎓和4

【专利技术属性】
技术研发人员：刘文，任国栋，弓辉，温诞宁，马素芳，刁海鹏，张承武，王浩江，王斌，李丽红，郭丽霞，闫丽丽，武志芳，
申请(专利权)人：山西医科大学，
类型：发明
国别省市：