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一种同时区分成像半胱氨酸和高半胱氨酸的单激发双发射荧光探针的合成与应用制造技术

技术编号:39939013 阅读:24 留言:0更新日期:2024-01-08 22:24
本申请提供一种同时区分成像半胱氨酸和高半胱氨酸的单激发双发射荧光探针的合成与应用,涉及分析化学技术领域。检测半胱氨酸和高半胱氨酸的单激发双发射荧光探针,其结构式如下所示:。该探针可以通过单一波长激发,同时在绿色荧光通道和红色荧光通道显示出明亮的荧光信号用来同时区分成像半胱氨酸和高半胱氨酸。此外,该探针检测半胱氨酸和高半胱氨酸具有良好的选择性,荧光量子产率高,斯托克斯位移大等优点,在分析化学、生命科学、生物医疗等技术领域有着巨大的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于分析化学,具体涉及一种同时区分成像半胱氨酸和高半胱氨酸的单激发双发射荧光探针及其制备方法、使用方法和应用。该探针以新颖的方式将两个荧光团结合起来并能从各种生物活性物质中快速选择性检测半胱氨酸和高半胱氨酸,绿色荧光通道选择性检测半胱氨酸,红外荧光通道选择性检测高半胱氨酸,具有大斯托克斯位移、高荧光量子产率,检测灵敏度高和可视化检测等优点。


技术介绍

1、半胱氨酸(cys)和高半胱氨酸(hcy)等细胞内生物硫醇在蛋白质合成、细胞代谢、信号转导和氧化应激调节等各种生理活动中发挥关键作用,其异常细胞水平与许多人类疾病密切相关(chem. sci. 2021,12, 1220−1226;chem. - eur. j. 2020,26, 4172−4192;angew. chem., int. ed. 2017,56, 13188−13198)。cys主要参与蛋白质合成,cys异常水平与水肿、嗜睡、生长迟缓、肝损伤和心血管疾病等有关(chem. rev. 2013, 113, 4633−4679)。hcy是细胞中含量最少的生物硫醇(微摩尔水平),hcy 的浓度波动被证明是心血管疾病、阿尔茨海默病和骨质疏松症的危险因素(n. engl. j. med. 2002, 346, 476–483)。在生物体中,cys 和 hcy 密切相关,例如,hcy来源于甲硫氨酸的代谢,通过转硫反应可分解为cys,每种生物硫醇的浓度波动都会对其他生物硫醇产生显着影响(chem. sci. 2017,8, 6257–6265)。更具有挑战的是,cys 和 hcy具有相似化学结构(区别仅在于一个亚甲基)并且它们的化学性质同样相似(都具有一个巯基和氨基),因此要了解它们在生理过程中各自的功能和关系,需要同时区分cys和hcy。

2、在目前开发的方法中,荧光探针被认为是最有前途的技术生物分析物的监测和细胞内成像,由于其高分辨率和灵敏度、操作简单以及非侵入性。(chem. soc. rev. 2011,40,79−93;angew. chem.,int. ed. 2021, 60, 26337−26341;nat. commun. 2018, 9,2698;chem. rev. 2022, 453, 214336)迄今为止,已经实现了一系列用于检测生物硫醇的荧光探针;然而,它们主要是检测 gsh、cys /hcy或 cys 和 hcy 的总和,而由于 hcy 含量相对较低,并且结构和活性与cys极其相似,因此无法特异性区分cys和hcy(j. am. chem.soc. 2021, 143, 318−325;chem. sci. 2019, 10, 10065−10071;chin. chem.lett.2021, 32, 1061−1065)。尽管最近报道了几个探针的例子,它们仍然受到不适合或不适合生理应用的限制,例如多重检测程序、长检测时间、干扰大、检测范围不够或需要两到三组激发光源。此外,当多响应时,单波长激发是荧光探针被用于定性分析的首选,因为它可以大大简化操作程序并避免数据失真。因此,开发新的有效的单激发双发射同时区分成像半胱氨酸和高半胱氨酸的荧光探针仍然是一项紧迫而艰巨的任务。目前开发出一种同时区分成像半胱氨酸和高半胱氨酸的单激发双发射荧光探针用于细胞中同时区分成像半胱氨酸和高半胱氨酸,监测其异常水平波动仍然具有巨大挑战。


技术实现思路

1、鉴于上述情况,克服一些现有技术的不足,本专利技术的目的在于提供一种同时区分成像半胱氨酸和高半胱氨酸的单激发双发射荧光探针及其制备方法、使用方法和应用,以解决上述问题。

2、本专利技术解决问题采取的具体技术方案为,一种同时区分成像半胱氨酸和高半胱氨酸的单激发双发射荧光探针及其制备方法、使用方法和应用,其探针的化学结构式如下:

3、。

4、同时区分半胱氨酸和高半胱氨酸的单激发双发射荧光探针,其特征在于,所述的单激发双发射荧光探针的制备方法包括以下步骤:

5、步骤1. 合成4-(4-羟基-2-氧氧- 2h -铬-7-基乙基)氨基丁酸叔丁酯;

6、将4-(3-羟苯乙酯)氨基丁酸叔丁酯和二(2,4,6-三氯苯)丙二酸酯加入甲苯中,在110℃下搅拌过夜,反应完全后将溶剂蒸发旋干,柱层析分离纯化得到4-(4-羟基-2-氧氧-2h -铬-7-基乙基)氨基丁酸叔丁酯;

7、步骤2. 合成4-(4-氯-3-甲酰基-2-氧氧-2h-铬-7-基)(乙基)氨基丁酸;

8、在氮气保护条件下,将适量干燥重蒸的n,n-二甲基甲酰胺(dmf)缓慢加入等体积的三氯氧磷(pocl3)中,在冰浴下搅拌30 min,得黄色溶液,将4-(4-羟基-2-氧氧- 2h -铬-7-基乙基)氨基丁酸叔丁酯溶于适量dmf中,逐滴加入到黄色的混合溶液中,混合物继续在氮气保护下80℃搅拌反应6小时;反应完全后,将反应液倒入适量冰水中,用20%的naoh溶液调节ph至5~6,然后用乙酸乙酯萃取,有机层旋干,将粗产品进行柱层析分离纯化得4-(4-氯-3-甲酰基-2-氧氧-2h-铬-7-基)(乙基)氨基丁酸;

9、步骤3. 合成4-(4-(丁基硫基)-3-甲酰基-2-氧氧- 2h -铬-7-基)(乙基)氨基丁酸;

10、将4-(4-氯-3-甲酰基-2-氧氧- 2h -铬-7-基)(乙基)氨基丁酸和丁硫醇加入适量无水二氯甲烷中,再加入适量三乙胺,常温搅拌,反应完毕后柱层析分离纯化得4-(4-(丁基硫基)-3-甲酰基-2-氧氧- 2h -铬-7-基)(乙基)氨基丁酸;

11、步骤4. 合成10-(4-(4-((4-(丁硫基)-3-甲酰基-2-氧代-2h-铬烯-7-基) (乙基)氨基)丁酰胺基)苯基)-5,5-二氟-1,3,7,9-四甲基-5h-5l4-二吡咯并[1,2-c:2',1'-f][1,3,2]二氮杂硼-4-鎓;

12、将适量4-(4-(丁基硫基)-3-甲酰基-2-氧氧- 2h -铬-7-基)(乙基)氨基丁酸加入无水二氯甲烷中,再加入适量的4-二甲氨基吡啶(dmap),常温反应30 min,将适量的4-(5,5-二氟- 1,3,7,9-四甲基- 5h -4l4,5l4-二吡咯[1,2-c:2',1'-f][1,3,2] 二氮杂硼啉-10-基)苯胺缓慢加入上述溶液,然后再加入适量1-乙基-3(3-二甲基丙胺)碳二亚胺,常温搅拌,反应完全后,旋干,柱层析纯化得到10-(4-(4-((4-(丁硫基)-3-甲酰基-2-氧代-2h-铬烯-7-基) (乙基)氨基)丁酰胺基)苯基)-5,5-二氟-1,3,7,9-四甲基-5h-5l4-二吡咯并[1,2-c:2',1'-f][1,3,2]二氮杂硼-4-鎓;

13、步骤5. 合成所述的单激发双发射荧光探针;

14、将10-(4-(4-((4-(丁硫基)-3-甲酰基-2-氧代-2h-铬烯-7-基) (乙基)氨基)丁酰胺基)苯基)-5,5-二氟-1,3,7,9-四甲基本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种同时区分成像半胱氨酸和高半胱氨酸的单激发双发射荧光探针,其特征在于,其结构式如下所示:

2.如权利要求1所述的单激发双发射荧光探针的合成,其特征在于,所述的单激发双发射荧光探针的合成包括以下步骤:

3.如权利要求1所述的单激发双发射荧光探针用于制备器件的应用,其特征在于,所制备的器件能够在环境中定量分析半胱氨酸和高半胱氨酸,以及在细胞、组织和活体中同时区分成像半胱氨酸和高半胱氨酸。

【技术特征摘要】

1.一种同时区分成像半胱氨酸和高半胱氨酸的单激发双发射荧光探针,其特征在于,其结构式如下所示:

2.如权利要求1所述的单激发双发射荧光探针的合成,其特征在于,所述的单激发双发射荧光探针的合成包括以...

【专利技术属性】
技术研发人员:尹鹏甘亚兵李景尹国兴喻婷李海涛
申请(专利权)人:湖南师范大学
类型:发明
国别省市:

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