[发明专利]用具有AIE特性的荧光光稳定线粒体特异生物探针实时监测线粒体自噬过程

说明书

本申请涉及包含聚集诱导发射(AIE)发光体的荧光生物探针的合成。本发明还涉及一种对细胞进行成像的方法，包括将生物探针引入含有细胞的样品，其中所述AIE发光体与线粒体共价连接；以及通过监测从细胞摄取生物探针发出的荧光来对细胞进行成像。本申请还涉及一种监测线粒体自噬过程的方法，包括将生物探针引入含有细胞的样品，其中所述AIE发光体与线粒体共价连接；以及通过用荧光方法跟踪线粒体形态变化来监测线粒体自噬的过程，其中荧光发射来自于细胞摄入的生物荧光探针。

相关申请

本申请要求2015年04月13日递交的，申请号为62/178,512的美国临时专利申请的优先权，该美国临时专利申请的申请人为本专利申请的发明人，并且在此整个结合引用，以作参考。

技术领域

本申请涉及具有聚集诱导发射(AIE)特征的发光体的研发，特别是具有AIE特征的荧光生物探针，其可用于监测线粒体和线粒体自噬过程。

背景技术

自噬是一种消化多余的、磨损的、受损的细胞器并恢复其营养物质如氨基酸的过程。术语线粒体自噬已经被引入到线粒体的自噬的具体过程，其主要在保护生物体免受各种疾病(包括神经退行性疾病，心脏病，癌症，感染和衰老)中起重要作用。荧光技术被广泛应用于线粒体自噬的研究。荧光探针同时可以选择性地点亮特定的细胞器，是监测和研究线粒体自噬全过程的有力工具。已经开发出各种类型的荧光探针来标记线粒体，如荧光蛋白、量子点(QD)和小的有机分子。

尽管荧光蛋白对已知线粒体染色具有良好的选择性和敏感性，但是由于聚集引发的猝灭(ACQ)，它们可能容易被蛋白水解酶分解，例如已经显示的，Day，R.N.& Davidson，M.W.，“荧光蛋白的调色板：细胞成像工具，化学学会评论，38，pp.2877-2921(2009)。

对于敏感检测，荧光材料必须在光激发时发出强烈的可见光。ACQ是由于固体中荧光团的聚集引起的发射猝灭。当分散在水性介质中或与生物分子结合时，荧光团分子倾向于聚集，通常会使其荧光猝灭，从而大大限制了其作为生物探针的有效性。ACQ效应还使其难以测定生物系统中的低丰度分子种类，因为来自与生物分析物水平匹配的最小量的荧光团的荧光信号可能太弱而无法被准确测定。此外，在高荧光团浓度下，由于ACQ效应，荧光发射进一步减弱而不是增强。

同时，QD具有重金属核心，在复杂的生物环境中会被氧化，产生不良的细胞毒性和不稳定的荧光信号。与上述材料相比，有机分子的种类更加丰富，不含重金属，与活细胞更相容。在现有技术参考文献中已经报道了具有不同功能的线粒体靶向探针，其实例已由Abbotto Alessandro(WO 2007/113321A1)、Zarling David A.(WO 2008/109740A2)、DarioC.Altieri(US 2009/0099080A1)和ShibnathGhosal(US 2008/0031862A1)报道。然而，常规荧光染料对线粒体染色的光稳定性留下了很大的改进空间。

发明内容

在本申请一个实施例中，设计并合成了一种荧光生物探针。响应于所述负线粒体膜电位，该生物探针可被线粒体静电吸收。被吸收后，它共价结合于线粒体蛋白质并保留在线粒体中，即使线粒体随后去极化。

在本申请一个实施例中，该生物探针包括AIE发光体，该AIE发光体具有一个或多个杂环单元和选自由

构成的组；

其中，

R₁单独选自N₃和异硫氰酸酯；