能快速递送到细胞核的多模块探针及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种能快速递送到细胞核的多模块探针及其制备方法和应用，属于生物探针技术领域。该多模块探针主要由聚集诱导发光光敏剂与以下结构式的多肽LK

【技术实现步骤摘要】
能快速递送到细胞核的多模块探针及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及生物探针开发与应用
，具体涉及具有多个功能模块的探针的设计合成，尤其涉及一种能快速递送到细胞核的多模块探针及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]由于肿瘤疾病正在严重威胁着人类健康，高效的肿瘤治疗探针的开发和改良任重道远。细胞核是真核细胞中最大、最重要的细胞结构，是细胞遗传和代谢的调节中心。细胞核破坏已被广泛认为是提高抗癌治疗效率的一种方法，因为治疗剂诱导的细胞核中的DNA或RNA损伤被认为是对细胞最直接和最严重的损伤。现如今，细胞核的递送主要通过细胞内核输入蛋白来介导。然而，细胞膜作为细胞的第一道屏障，通过限制外来物质的进出，保护活细胞不受邻近环境的影响，故而核输入蛋白的结合效率往往受细胞摄取效率即细胞膜转运效率的限制，因此，细胞膜的存在使得细胞核靶向治疗的广泛应用变得困难。
[0003]对于大多数应用于诊断、成像和治疗的生物探针来说，细胞膜转运是一个至关重要的过程，因为它们需要与细胞内的靶点相互作用。实际上，对于大多数生物探针来说，细胞膜转运是一个两步的过程，即探针最初与细胞膜结合，然后通过各种能量依赖途径被细胞内化。目前，研究人员提出了多种策略来增强探针与细胞膜的亲和力，进而促进细胞膜结合步骤例如，调整大小、形状、电荷、亲脂性等理化性质，或利用配体
‑
蛋白结合及生物正交反应，促进细胞膜的结合，进而增强细胞膜转运。然而，盲目地通过提提升膜亲和力来提高细胞膜结合能力，并不能保证高的膜运输效率。
[0004]这是由于如果生物探针的膜结合能力太强而缺乏渗透性，则生物探针会长时间锚定在膜上，不会发生后续的内化过程。例如，《Acell membrane
‑
anchored nanoassembly with self
‑
reporting property for enhanced second near
‑
infrared photothermal therapy》(Nano Today,2021,41,101312)中对比了包含不同数量的Arg的细胞膜结合肽修饰的生物探针，发现当Arg数量为9时，生物探针会锚定在细胞膜上，停留8小时。对于靶点位于细胞内的生物探针而言，没有被细胞有效内化意味着无法发挥作用。因此，细胞膜结合速率和细胞内化速率无法同时兼顾的问题将严重影响生物探针的应用，急需开发出一种既具有高细胞膜亲和力(即可快速锚定细胞膜)，又能快速内化的生物探针。

技术实现思路

[0005]为了解决上述问题，本专利技术的第一个目的是提供能快速递送到细胞核的多模块探针，该多模块探针在细胞膜转运的两步过程中表现出不同的亲和力。在细胞膜结合过程中，与细胞膜的亲和能力较强，而在内化过程中与细胞膜的亲和能力较弱。这种可调控的膜结合能力可使探针对细胞核的靶向效率达到最大化。
[0006]具体地，所述多模块探针主要由聚集诱导发光光敏剂与以下结构式所示的多肽LK
‑
M
‑
N反应得到：
[0007][0008]所述多模块探针的分子结构如图14所示，其分子结构中包含有细胞膜锚定模块、亲和力调节模块和细胞核靶向模块，因此，该多模块探针在细胞转运过程中既具有较高的细胞膜亲和能力，又具有快速内化的能力，二者结合能显著提高细胞膜的转运效率。该多模块探针还具有高效的活性氧产生能力、良好的生物安全性和较高的肿瘤细胞毒性，可用于在白光照射下靶向治疗肿瘤疾病。图14中，AIEPS表示聚集诱导发光光敏剂的分子基团，其中，R为TPA(三苯胺)、TPE(四苯基乙烯)、QM(喹啉丙二腈)分子结构的基团。
[0009]在可选的实施方式中，所述聚集诱导发光光敏剂为PyTPA
‑
N3，所述多模块探针的结构式如式(III)所示：
[0010][0011]本专利技术的第二个目的是提供所述多模块探针的制备方法，包括以下步骤：
[0012]将所述聚集诱导发光光敏剂与所述多肽LK
‑
M
‑
N加入到有机溶剂和水的混合溶剂中，再加入抗坏血酸钠和溴化亚铜，经反应、分离产物、纯化产物后得到所述多模块探针。所述有机溶剂为能与水混溶的有机溶剂，例如，DMSO、乙腈、乙醇、甲醇等。所述有机溶剂优选DMSO，更优选DMSO与水的体积比为1:1。
[0013]反应过程中涉及的主要方程式如下：
[0014][0015]在可选的实施方式中，所述分离产物的步骤是通过冷冻干燥溶剂后得到产物。
[0016]在可选的实施方式中，所述纯化产物是指采用柱层析色谱法、反向液相色谱分离法、或液液萃取分离法中至少一种方法对产物进行纯化；优选反向液相色谱分离法。所述反向液相色谱分离法中采用乙腈和水或甲醇和水进行梯度或等度洗脱；优选乙腈和水按照乙腈体积比为20％～100％进行梯度洗脱。
[0017]在可选的实施方式中，所述聚集诱导发光光敏剂与所述多肽LK
‑
M
‑
N的摩尔比为5:1。
[0018]在可选的实施方式中，所述聚集诱导发光光敏剂PyTPA
‑
N3的制备方法包括以下步骤：
[0019]使TPA
‑
Br和叠氮化钠在极性有机溶剂中反应，反应结束后经萃取、旋蒸、纯化得到所述聚集诱导发光光敏剂PyTPA
‑
N3。
[0020]反应过程中主要涉及的反应方程式如下：
[0021][0022]优选地，所述极性有机溶剂包括乙腈、甲醇、乙醇中至少一种。
[0023]优选地，所述TPA
‑
Br和所述叠氮化钠的摩尔比为0.09:1。
[0024]优选地，所述纯化是指采用柱层析色谱柱分离法纯化。更优选地，采用柱层析色谱柱分离法纯化时的洗脱溶剂为二氯甲烷和甲醇按体积比(40～60):1配制的混合溶剂；最优选50:1。
[0025]本专利技术的第三个目的是提供所述多模块探针作为靶向细胞核的荧光探针的应用，所述应用为非疾病诊断或治疗的应用。
[0026]优选地，将所述多模块探针用于制备治疗或/和诊断肿瘤的产品；使用含所述多模块探针的产品时，需采用光照刺激。
[0027]进一步优选的，所述光照刺激采用200mW/cm2白光照射。
[0028]进一步优选地，所述肿瘤包括乳腺癌。
[0029]优选地，将所述多模块探针用于细胞核的荧光成像。
[0030]采用所述多模块探针对细胞核进行荧光成像的方法包括以下步骤：
[0031]将所述多模块探针与细胞共培养，然后用Hoechst33258共染，再用细胞核提取试剂盒提取细胞核，将得到的细胞核用共聚焦荧光显微镜进行成像。
[0032]进一步优选地，所述荧光成像的方式为单光子成像或双光子成像。
[0033]更进一步优选地，所述荧光成像的方式为单光子成像。
[0034]进一步优选地，所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种能快速递送到细胞核的多模块探针，其特征在于，所述多模块探针主要由聚集诱导发光光敏剂与以下结构式所示的多肽LK
‑
M
‑
N反应得到：2.根据权利要求1所述的能快速递送到细胞核的多模块探针，其特征在于，所述多模块探针的结构式如式(III)所示：3.权利要求1或2所述的能快速递送到细胞核的多模块探针的制备方法，其特征在于，将所述聚集诱导发光光敏剂与所述多肽LK
‑
M
‑
N加入到有机溶剂和水的混合溶剂中，再加入抗坏血酸钠和溴化亚铜，经反应、分离产物、纯化产物后得到所述多模块探针；所述有机溶剂为能与水混溶的有...

【专利技术属性】
技术研发人员：娄筱叮，夏帆，段冲，胡晶晶，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：