[发明专利]检测Cu(Ⅱ)的双光子荧光探针及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明属于金属离子检测的荧光探针技术领域，具体涉及一种用于检测Cu(Ⅱ)的双光子荧光探针，本发明还涉及该荧光探针的制备方法和应用。

背景技术

铜是生物体中基本的微量元素之一，作为人体中含量处于第三位的过渡金属离子，在生物进程中扮演重要的角色。在不同的生理过程如线粒体的呼吸、铁的吸收及大量酶的氧化还原过程(包括超氧化歧化酶和酪氨酸酶等)中作为催化辅助因子起着重要作用。Cu(Ⅱ)在体内的适量存在有益于维持机体的正常工作，但是过量的Cu(Ⅱ)对人体会产生毒性，引起胃肠道功能紊乱和神经性疾病，如Wilson's和Alzheimer's综合征。美国环境保护局(EPA)规定饮用水中Cu(Ⅱ)的最高含量为20μM。综上，检测Cu(Ⅱ)具有非常重要的意义。

荧光分析法与传统的原子吸收光谱、等离子体光发射谱、高效液相色谱等检测方法相比，其方便、快捷、成本低廉，通常还具有较高的灵敏度和选择性。利用荧光分析法发展的荧光探针，设计合成简单、成本低廉、具有较高的灵敏度和选择性。荧光探针是一种分子器件，其大小多为分子级别尺寸。当它与被分析物相互作用时会给出一些实时信号，如荧光的增强、猝灭或者迁移(发射波长的移动)等，故具有方便实用的优势。

双光子荧光探针利用低能量、长波长的双光子激发，应用于生物体系检测时，比单光子光激发对生物组织的损伤小、穿透深度深、避免面背景光的干扰，所以其性能优于单光子荧光探针。1,8-萘酰亚胺吸收波长和荧光发射波长都在“紫外-可见”光区，stocks位移大，量子产率高，具有良好的双光子荧光性质，以1,8-萘酰亚胺为荧光团可以制备性质优异的双光子荧光探针。

发明内容

本发明的目的是提供一种检测Cu(Ⅱ)的双光子荧光探针，通过分子遴选合适的荧光探针结构，得到高选择性、高灵敏度、溶酶体靶向性双光子荧光成像检测Cu(Ⅱ)的荧光探针。

本发明的另一个目的是提供一种检测Cu(Ⅱ)的双光子荧光探针的制备方法。

本发明所采用的技术方案是，检测Cu(Ⅱ)的双光子荧光探针，其结构式如下：

本发明所采用的第二个技术方案是，检测Cu(Ⅱ)的双光子荧光探针的制备方法，具体包括以下步骤：

步骤1，将4-溴-1,8-萘酐、N-(2-氨基乙基)吗啉以物质的量比为1:1的加入到圆底烧瓶A中，然后再向加入圆底烧瓶A中加入乙醇，将圆底烧瓶A置于油浴中，用磁力搅拌器将圆底烧瓶A中的溶液搅拌回流2小时，将反应体系趁热抽滤得到化合物A，化合物A的结构式如下：

步骤2，将步骤1所得的化合物A与羟乙基哌嗪以物质的量比为1:1的比例加入圆底烧瓶B中，然后再向圆底烧瓶B中加入乙二醇甲醚直至化合物A完全溶解，将圆底烧瓶B置于油浴中，并用磁力搅拌器对圆底烧瓶中的溶液进行搅拌回流24小时，将反应体系冷却至室温，通过减压蒸馏除去体系中的乙二醇甲醚，得溶液A；

步骤3，用体积比为100～10:1的二氯甲烷和甲醇的组成的淋洗剂对步骤2所得的溶液A进行柱层分离，即得。

本发明的特点还在于，

其中步骤1中的油浴温度为80℃。

其中步骤2中的油浴温度为125℃。

本发明的有益效果是，本发明提供的基于萘酰亚胺的用于检测Cu(Ⅱ)的双光子荧光探针(Probe 1)对Cu(Ⅱ)有高灵敏、高选择性的荧光开关型(Off-On)的选择性识别，而且产生的荧光强度与Cu(Ⅱ)的浓度在5μM到30μM范围内时呈良好的线性关系，即该探针在此范围内能很好的定量检测Cu(Ⅱ)；此外，Probe 1能够穿透细胞膜进入细胞中，靶向性的双光子荧光成像检测溶酶体中Cu(Ⅱ)。

附图说明

图1是本发明检测Cu(Ⅱ)的双光子荧光探针的激发和发射光谱图；

图2是本发明检测Cu(Ⅱ)的双光子荧光探针对于不同金属离子的选择性识别的荧光光谱图；

图3是本发明检测Cu(Ⅱ)的双光子荧光探针和该探针在不同金属离子存在时在紫外灯激发下的效果图；

图4是向本发明检测Cu(Ⅱ)的双光子荧光探针中滴加不同浓度Cu(Ⅱ)时的荧光光谱图；

图5是向本发明检测Cu(Ⅱ)的双光子荧光探针中滴加不同浓度Cu(Ⅱ)时530nm处荧光强度与Cu(Ⅱ)浓度的关系曲线图；

图6为Cu(Ⅱ)浓度在5-30μM的范围内时，本发明检测Cu(Ⅱ)的双光子荧光探针在530nm处荧光强度与Cu(Ⅱ)的浓度的线性拟合关系图；