一种用于检测和区分的多模态化学发光分子及其应用制造技术

一种用于检测和区分的多模态化学发光分子及其应用，该分子由Schaap型化学发光母体和响应基团硝基苯并呋咱构成，并在苯环位置分别修饰氯原子以增强响应速率及通过双键偶联氰基以拓展化学发光发射波长和强度，所述结构如式(I)所示。该分子可以在体外通过化学发光、荧光光谱、吸收光谱检测和区分硫化氢、谷胱甘肽、半胱氨酸/高半胱氨酸，并且还可以通过肉眼观察颜色变化直接对上述物质区别。本发明专利技术中的多模态化学发光分子结构简单、分子量小，具有确定的化学结构，易于制备、纯化和进一步修饰，对细胞和动物具有良好的安全性。通过细胞和活体动物实验证明，该多模态化学发光分子可以对硫化氢水平进行检测和跟踪。化氢水平进行检测和跟踪。化氢水平进行检测和跟踪。

【技术实现步骤摘要】
一种用于检测和区分的多模态化学发光分子及其应用


[0001]本专利技术涉及一种检测和区分硫化氢、谷胱甘肽、半胱氨酸/高半胱氨酸的多模态化学发光分子及其在细胞和活体中的应用，属于光学检测


技术介绍

[0002]硫化氢、谷胱甘肽、半胱氨酸/高半胱氨酸等在生命系统的生理和病理过程中发挥着重要作用，这些物质也被成为小分子生物硫醇。许多疾病也与生物硫醇水平的异常密切相关，例如气体介质硫化氢与唐氏综合症、帕金森氏病、阿尔茨海默氏病、亨廷顿氏病和癌症有关。而半胱氨酸与水肿、生长迟缓、皮肤损伤、肝损伤和心血管疾病有关。高半胱氨酸是由蛋氨酸生物合成的，其水平异常可能存在血栓形成、心血管疾病、阿尔茨海默病、同型半胱氨酸尿症等重大风险。谷胱甘肽是细胞中最丰富的生物硫醇，可维持氧化还原稳态，并与衰老、癌症、心脏病和肝损伤相关。鉴于生物硫醇的重要作用，开发能够快速、准确、实时检测，甚至区分硫化氢、谷胱甘肽、半胱氨酸/高半胱氨酸的小分子探针就变得非常重要。
[0003]化学发光是某些物质(发光剂)在进行化学反应过程中，由于吸收了反应产生的化学能而被激发，从激发态返回基态时，发射出一定波长的光，这种吸收化学能使分子发光的过程称为化学发光[Angew.Chem.Int.Ed.2022,61,e202210057]。由于化学发光分子不需要外部光源激发，因此能够有效避免荧光检测法中面临的光漂白、光穿透、自发荧光和光散射等问题。此外，化学发光还具有检测限低、灵明度高，极高的信噪比，检测范围广，因此备受分析化学家和生物学家的关注。1987年，Paul Schaap首次报道了以1,2
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二氧杂环作为高能态结构的化学发光底物，改变了传统化学发光底物分析对象单一的问题。值得一提的是，1,2
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二氧杂环丁烷类化学发光衍生物的生物应用被国际纯粹与应用化学联合会评为2021年度化学领域十大新兴技术之一。目前，以色列特拉维夫大学Shabat教授、新加坡南洋理工大学浦侃裔教授、美国南美以美大学Lippert教授、华东理工大学朱为宏课教授、南开大学丁丹教授等团队在Schaap型化学发光分子的优化和改造做出了可喜的成绩。
[0004]化学发光是某些物质(发光剂)在进行化学反应过程中，由于吸收了反应产生的化学能而被激发，从激发态返回基态时，发射出一定波长的光，这种吸收化学能使分子发光的过程称为化学发光[Angew.Chem.Int.Ed.2022,61,e202210057]。由于化学发光分子不需要外部光源激发，因此能够有效避免荧光检测法中面临的光漂白、光穿透、自发荧光和光散射等问题。此外，化学发光还具有检测限低、灵明度高，极高的信噪比，检测范围广，因此备受分析化学家和生物学家的关注。1987年，Paul Schaap首次报道了以1,2
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二氧杂环作为高能态结构的化学发光底物，改变了传统化学发光底物分析对象单一的问题。值得一提的是，1,2
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二氧杂环丁烷类化学发光衍生物的生物应用被国际纯粹与应用化学联合会评为2021年度化学领域十大新兴技术之一。目前，以色列特拉维夫大学Shabat教授、新加坡南洋理工大学浦侃裔教授、美国南美以美大学Lippert教授、华东理工大学朱为宏课教授、南开大学丁丹教授等团队在Schaap型化学发光分子的优化和改造做出了可喜的成绩。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的是如何开发用于检测和区分硫化氢、谷胱甘肽、半胱氨酸/高半胱氨酸的多模态化学发光分子，并应用于细胞或者活体的硫化氢水平跟踪和监测的技术问题。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]一种用于检测和区分的多模态化学发光分子，其化学结构为式I所示：
[0008][0009]所述多模态化学发光分子，用于检测和区分硫化氢、谷胱甘肽、半胱氨酸\高半胱氨酸；
[0010]所述多模态化学发光分子在硫化氢、谷胱甘肽、半胱氨酸\高半胱氨酸的存在下可产生绿色，最大波长520nm的化学发光；
[0011]所述多模态化学发光分子在相同浓度硫化氢、谷胱甘肽、半胱氨酸/高半胱氨酸的存在下产生的化学发光强度不同：硫化氢>半胱氨酸/高半胱氨酸≈谷胱甘肽；
[0012]所述多模态化学发光分子在硫化氢存在下吸收光谱中出现534nm新的吸收峰，半胱氨酸/高半胱氨酸为475nm，谷胱甘肽没有出现新的吸收峰；
[0013]所述多模态化学发光分子在半胱氨酸/高半胱氨酸存在下，可产生最大发射波长为550nm的荧光，而硫化氢和谷胱甘肽不具备。
[0014]所述多模态化学发光分子，化学发光母体为Schaap型化学发光母体，并在苯环位置分别修饰了氯原子以增强响应速率及通过双键偶联了氰基以拓展化学发光发射波长和强度，响应基团为硝基苯并呋咱。
[0015]所述多模态化学发光分子通过化学发光、紫外、荧光三种模态对硫化氢、谷胱甘肽、半胱氨酸/高半胱氨酸进行检测和区分。
[0016]所述多模态化学发光分子在硫化氢存在下反应溶液为紫红色，而半胱氨酸\高半胱氨酸为金黄色，谷胱甘肽为浅黄色，可以通过肉眼对上述物质进行直接区分。
[0017]所述多模态化学发光分子对硫化氢、谷胱甘肽、半胱氨酸/高半胱氨酸进行体外化学发光定量检测。
[0018]所述多模态化学发光分子通过化学发光成像跟踪细胞的外源性和脂多糖诱导的硫化氢水平。
[0019]所述多模态化学发光分子通过化学发光成像跟踪脂多糖诱导的炎症小鼠中硫化氢水平。
[0020]采用上述技术方案的有益效果是：
[0021]本专利技术所述的多模态化学发光分子，与被检测物(硫化氢、谷胱甘肽、半胱氨酸/高
半胱氨酸)作用，硝基苯并呋咱基团离去，1,2
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二氧杂环丁烷结构在酚羟基负离子的作用断裂释放出化学发光信号。另外，硝基苯并呋咱基团可与硫化氢、半胱氨酸/高半胱氨酸、谷胱甘肽生成新的化合物，分别表现为产生新的吸收峰(溶液变为紫红色)、产生新的荧光峰(550nm，溶液变为金黄色)、基本不变，可实现体外快速检测以上分析物。本专利技术所述的多模态化学发光分子在细胞和活体也能够实现硫化氢水平的追踪和检测。
附图说明
[0022]图1本专利技术所述用于检测和区分硫化氢、谷胱甘肽、半胱氨酸/高半胱氨酸的多模态化学发光分子的合成路线。
[0023]图2本专利技术所述用于检测和区分硫化氢、谷胱甘肽、半胱氨酸/高半胱氨酸的多模态化学发光分子的1H NMR。
[0024]图3本专利技术所述用于检测和区分硫化氢、谷胱甘肽、半胱氨酸/高半胱氨酸的多模态化学发光分子的
13
C NMR。
[0025]图4本专利技术所述用于检测和区分硫化氢、谷胱甘肽、半胱氨酸/高半胱氨酸的多模态化学发光分子的高分辨质谱图。
[0026]图5本专利技术所述用于检测和区分硫化氢、谷胱甘肽、半胱氨酸/高半胱氨酸的多模态化学发光分子的化学发光谱图。
[0027本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于检测和区分的多模态化学发光分子，其特征在于：其化学结构为式I所示：2.如权利要求1所述用于检测和区分的多模态化学发光分子，其特征在于：所述多模态化学发光分子，用于检测和区分硫化氢、谷胱甘肽、半胱氨酸\高半胱氨酸；所述多模态化学发光分子在硫化氢、谷胱甘肽、半胱氨酸\高半胱氨酸的存在下可产生绿色，最大波长520nm的化学发光；所述多模态化学发光分子在相同浓度硫化氢、谷胱甘肽、半胱氨酸/高半胱氨酸的存在下产生的化学发光强度不同：硫化氢>半胱氨酸/高半胱氨酸≈谷胱甘肽；所述多模态化学发光分子在硫化氢存在下吸收光谱中出现534nm新的吸收峰，半胱氨酸/高半胱氨酸为475nm，谷胱甘肽没有出现新的吸收峰；所述多模态化学发光分子在半胱氨酸/高半胱氨酸存在下，可产生最大发射波长为550nm的荧光，而硫化氢和谷胱甘肽不具备。3.如权利要求1所述用于检测和区分的多模态化学发光分子，其特征在于：所述多模态化学发光分子，化学发光母体为Schaap型化学发光母体，并在苯环位...

【专利技术属性】
技术研发人员：高杰，袁泽利，陈铃，
申请(专利权)人：遵义医科大学，
类型：发明
国别省市：