含有咔唑-部花菁结构的pH荧光探针及其制备与应用制造技术

本发明专利技术公开了一种含有咔唑

【技术实现步骤摘要】
含有咔唑
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部花菁结构的pH荧光探针及其制备与应用

：
[0001]本专利技术涉及pH荧光探针
，具体涉及一种含有咔唑
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部花菁结构的pH荧光探针及其制备与应用。

技术介绍
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[0002]众所周知，pH值是反映系统中酸碱平衡状态的最重要的参数之一。控制pH值是许多化学和生物过程中的关键因素，在环境监测、化学和生物学等方面具有重要的应用价值。
[0003]细胞内pH在细胞生长、凋亡、自噬、稳态等调节和维持多种生物过程中起着重要作用。细胞内pH异常变化作为一种细胞健康指标，常与各种功能障碍和疾病如癌症、中风和阿尔茨海默症有关。因此，以高灵敏度和选择性测量细胞内pH成为细胞功能、生理和病理过程中的一项极其重要的科学研究。
[0004]微电极、核磁共振、磁共振波谱、分子谱和化学交换饱和转移等检测技术已广泛应用于生物pH值的监测。然而，开发低成本、操作简单、实时、高灵敏度和选择性的细胞内pH水平检测监测系统仍然是一个强大的需求。荧光探针与其成像相结合被视为重要的检测系统，因为它具有高时空分辨率的特性，是一种有用的工具。在设计和构建用于溶液及监测细胞内pH的有用荧光探针时仍然是一个复杂的问题。

技术实现思路
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[0005]本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种荧光探针及其制备方法与应用，该荧光探针分子具有结构简单、易于合成、灵敏度高、光学稳定性好且细胞毒性低等优点，在pH诱导下，其自身产生由盐型到电中性的变化，具有不同电荷状态的分子具有不同的荧光发射光谱，在溶液中能够发射不同荧光以区分酸碱溶液，在细胞内能够根据酸碱度不同来分别靶向线粒体与溶酶体以通过共聚焦成像实时观察细胞内pH变化。
[0006]本专利技术所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：
[0007]本专利技术的目的之一是提供一种pH荧光探针，简称CZ
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OH，所述pH荧光探针的结构式如下：
[0008][0009]本专利技术的目的之二是提供一种所述pH荧光探针的制备方法，先由1,1,2
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三甲基
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1H
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苯并[e]吲哚与2
‑
碘乙醇反应合成中间体，然后由中间体与N
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乙基咔唑
‑3‑
甲醛反应合成所述pH荧光探针。
[0010]反应方程式如下：
[0011][0012]本专利技术的目的之三是提供所述pH荧光探针在可视化实时检测溶液pH中的应用。
[0013]本专利技术的目的之四是提供所述pH荧光探针在可视化实时监测细胞溶酶体与线粒体内pH变化中的应用。
[0014]本专利技术所述pH荧光探针骨架含有两个分子内电荷转移(ICT)发射峰，其中咔唑(发射～435nm)和部花菁(发射～655nm)用于染色线粒体和溶酶体。在pH＝7.4的PBS缓冲液中，该荧光探针能够发出咔唑自身的蓝色荧光。在酸性条件下，该荧光探针骨架中的共轭系统很容易与H
+
反应导致分子荧光红移，发出红色荧光。
[0015]当探针处于酸性环境中时，探针会发生质子触发的开环过程；随着碱度的增加，C＝N双键发生亲核加成羟基，CZ
‑
OH环闭合。反应机理如下所示：
[0016][0017]因此本专利技术提出了一种新的双标记策略，通过酸碱溶液中的荧光变化可区分酸碱溶液，并且荧光探针在线粒体和溶酶体细胞器内环境光谱行为有所改变，通过发射不同颜色荧光来定位线粒体和溶酶体。采用该荧光探针对线粒体进行标记，在405nm波长激发下，发射峰波长为435nm，呈现蓝色成像；采用该荧光探针对溶酶体进行标记，在528nm波长激发下，发射峰波长为655nm，呈现红色成像。
[0018]本专利技术的有益效果是：本专利技术提供了一种新型pH荧光探针，该荧光探针显示出良好的细胞渗透性、无毒性和优异的抗光漂白性能，能够响应于局部环境变化而改变荧光强度，不仅可用于检测溶液pH，还可用于同时监测线粒体和溶酶体以反映线粒体自噬的状态，根据线粒体自噬中的细胞器状态对环境变化做出反应(线粒体中的荧光强度降低，溶酶体中的荧光强度增强)。
附图说明：
[0019]图1为本专利技术荧光探针CZ
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OH的1H NMR图谱；
[0020]图2为本专利技术荧光探针CZ
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OH的
13
C NMR图谱；
[0021]图3为本专利技术荧光探针CZ
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OH的HRMS图谱；
[0022]图4为本专利技术荧光探针CZ
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OH在酸性、中性以及碱性介质中的紫外吸收光谱图；
[0023]图5为本专利技术荧光探针CZ
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OH在不同pH值溶液中在527nm激发下的荧光滴定光谱；
[0024]图6为本专利技术荧光探针CZ
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OH在不同pH值溶液中在370nm激发下的荧光滴定光谱；
[0025]图7为本专利技术荧光探针CZ
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OH在不同pH值溶液中的荧光强度图；
[0026]图8为本专利技术荧光探针CZ
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OH在不同缓冲溶液中存在不同分析物时的荧光强度；黑色填充为370nm激发下的选择性，灰色填充为527nm激发下的选择性；
[0027]图9为本专利技术荧光探针CZ
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OH在不同浓度(0μM、2μM、4μM、6μM、8μM、10μM)作用下的HeLa细胞存活率图；
[0028]图10为本专利技术荧光探针CZ
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OH(2μM)和商用线粒体染料(1μM)同时共染HeLa细胞的细胞线粒体共聚焦荧光成像图；
[0029]图11为本专利技术荧光探针CZ
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OH(2μM)和商用溶酶体染料(200nM)同时共染HeLa细胞的细胞溶酶体共聚焦荧光成像图；
[0030]图12为本专利技术荧光探针CZ
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OH在细胞内溶酶体通道中pH变化的共聚焦荧光成像图；
[0031]图13为本专利技术荧光探针CZ
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OH在细胞内线粒体通道中pH变化的共聚焦荧光成像图。
具体实施方式：
[0032]为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例和图示，进一步阐述本专利技术。
[0033]本专利技术提供了一种含有咔唑
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部花菁结构的pH荧光探针，简称CZ
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OH，所述pH荧光探针的结构式如下：
[0034][0035]本专利技术提供了一种所述pH荧光探针的制备方法，先由1,1,2
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三甲基
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1H
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苯并[e]吲哚与2
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碘乙醇反应合成中间体，然后由中间体与N
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乙基咔唑
‑3‑
甲醛反应合成所述pH荧光探针。
[0036]反应方程式如下：
[0037][0038]优选地本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种pH荧光探针，其特征在于：所述pH荧光探针的结构式如下：2.权利要求1所述的pH荧光探针的制备方法，其特征在于：先由1,1,2
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三甲基
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1H
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苯并[e]吲哚与2
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碘乙醇反应合成中间体，然后由中间体与N
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乙基咔唑
‑3‑
甲醛反应合成所述pH荧光探针；反应方程式如下：3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述1,1,2
‑
三甲基
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1H
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苯并[e]吲哚与2
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碘乙醇的摩尔比为1:(1.1
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1.2)。4.根据权利要求2所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙淼，刘正杰，张瑞龙，韩光梅，耿军龙，张忠平，
申请(专利权)人：安徽大学，
类型：发明
国别省市：