[发明专利]一种荧光分子探针及其在硫化氢检测中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及化学检测和生物检测领域，具体涉及一种新型的荧光分子探针及其在硫化氢检测中的应用。

背景技术

硫化氢（H₂S）作为一种内源性的气体信号分子，参与了生物体内的众多生理过程，与众多疾病相关。硫化氢参与了众多生理过程，包括血管扩张、血管生成、氧传感、细胞凋亡、组织炎症、神经调节过程以及外伤和缺血保护等。同时，人体内硫化氢水平高低，可能暗示着人体内一些疾病的存在，包括阿尔茨海默病、唐氏综合症、糖尿病以及肝硬化。但是硫化氢在生物体内的作用、作用机理尚无定论，对硫化氢的检测和浓度的确定显得尤为重要。生物体内硫化氢的浓度在怎样的范围内才能让其发挥应有的作用？反过来，在确定生物体内正常的硫化氢含量后，也有助于研究硫化氢参与的各个生理过程的具体机理。

近期，有文献报道使用单壁纳米碳管和量子点作为荧光探针在非生物体系中检测硫化氢，检测限分别到了3ppb（具体参见：Anal.Chem.2010,82,250-257）和0.15μM（具体参见：J.Fluoresc.2010,20,243-250）。这两种方法对硫化氢检测都具有非常好的灵敏度和选择性，但是无法引入细胞内部。根据同样思路，有人开发了基于荧光分子的硫化氢检测手段。通过探针分子与硫化氢反应，产生荧光增强或猝灭，再通过检测荧光强度的变化，来定性或定量测定体系中的硫化氢，是这种检测手段的基本思路。Xian等人设计了一个含二硫键的无荧光分子作为探针（具体参见：Angew Chem.Int.Ed.2011,50,10327-10329），与硫化氢作用后产生能发射很强荧光的分子，通过检测荧光的强度的变化，可以确定硫化氢含量。根据类似原理，Wang等人设计了一个新型的、稳定的无荧光分子——丹酰基叠氮（具体参见：Angew Chem.Int.Ed.2011,50,9672-9675），在被硫化氢还原后可以发射强烈的荧光。硫化氢的荧光检测法具有操作简单，响应迅速等优点。

然而，大多数有机发光材料在聚集态或固态时通常会呈现发光效率降低甚至不发光的现象，即聚集荧光猝灭（ACQ），这就极大的限制了有机发光材料的应用范围。

2001年，唐本忠教授领导的研究组观察到了一个与传统的ACQ现象相反的光物理现象：一系列硅杂环戊二烯（silole）分子在溶液中不发光，而在聚集后却发射很强的荧光（具体参见：Chem.Commun.,2001,1740）。唐随即将这一独特现象定义为“聚集诱导发光”（Aggregation-Induced Emission,AIE）。AIE现象具有十分重大的学术意义，人们不再需要刻意的去避免难以避免的聚集现象的发生，因为聚集有益于发光。之后，他们发现了很多具有类似螺旋桨结构的分子具有同样的性质，在越来越多的新型AIE体系被开发出来的同时，AIE分子也作为荧光探针及电致发光材料被广泛的应用于分析检测、生物传感及电致发光器件等多个领域(具体参见：Chem Soc Rev,2011,5361；Chem.Commun.2009,4332)。

虽然可以预计AIE分子在硫化氢检测方面将有独特的优势，但目前却尚未见报道。常规的检测硫化氢的荧光探针分子表现为聚集猝灭荧光的行为，所以只能在溶液中实现对硫化氢的检测。矛盾在于，有机探针分子往往不溶于水，而对硫化氢的检测需要在水相中进行，另外，生物体系的介质通常为水。在这些介质中检测将大大降低荧光探针分子的性能。而如果将AIE分子用来检测硫化氢，即使是在水中，探针分子形成了聚集态，由于其AIE性能，也可以发射荧光，实现对硫化氢的高灵敏检测。因此，采用AIE活性的分子作为探针来实现对硫化氢的检测具有重要的科学意义和在非有机溶剂体系的应用价值。

发明内容

本发明提供了一种荧光分子探针及其在硫化氢检测中的应用，该荧光分子探针能够在非有机溶剂体系中基于检测限可以调节的原理实现硫化氢浓度的简易检测。

一种荧光分子探针，结构为R¹-N₃，其中，R¹为具有聚集诱导发光性能的基团。

本发明中，R¹-N₃聚集体与硫化氢发生反应生成R¹-NH₂，反应式如下：