[发明专利]一种“三角电子推-拉”线粒体靶向型检测SO2

说明书

本发明涉及一种“三角电子推‑拉”线粒体靶向型检测SO₂的荧光探针及其制备方法和应用。通过苯酚溶于甲苯和冰乙酸中，在六亚甲基四胺的催化下，得到4‑羟基间苯二甲醛。然后由4‑甲基吡啶、乙醚、和碘甲烷常温搅拌下得到1,4二甲基吡啶碘化盐。4‑羟基间苯二甲醛和1,4二甲基吡啶碘化盐以乙醇为溶剂，哌啶为催化剂，氮气保护下反应得到荧光探针FHMI。该探针克服了亲核反应对待测物检测所造成的给电子基脱离共轭系统这一问题。FHMI适用于生物样本中SO₂的定性、定量分析，检测灵敏、准确、快捷；可应用于分析化学、生命有机分析化学等相关领域。

技术领域

本发明属于分析化学领域，涉及一种 “三角电子推-拉”线粒体靶向型检测SO₂的荧光探针及其制备方法和应用。适用于生物样本中SO₂的定性、定量分析，实时监测细胞线粒体中SO₂的改变。

背景技术

近年来，功能化荧光染料在生物和医学方面的研究成为热门领域之一。其中，荧光探针具有结构可控、合成成本低、基于不可逆的化学反应识别等优点，能实现实时的细胞成像。然而，在生物环境的实际应用中，有机荧光探针的功效会受到诸如灵敏度、特异性、响应时间等问题的限制。

哺乳动物细胞总是处于氧化的环境中，其生存需要在氧化剂和抗氧化剂之间找到适当的平衡。活性氧的过量生产或者细胞抗氧化防御的失败，将导致发病机理如：代谢综合征、DNA损伤甚至致癌。很明显，氧化还原反应的途径和状态在这些严重的疾病中起着至关重要的作用。有证据表明，在癌症细胞中，几乎都可以观察到氧化还原状态的改变伴随着ROS升高，氧化还原信号调节不同的转录因子。转录因子反过来控制炎症标记物的表达例如抗细胞凋亡，细胞因子，酶，增殖以及大多数癌症密切相关的血管生成。晚期肿瘤中的癌细胞经常表现出很高的氧化应激，这为癌症细胞调节氧化还原状态提供了重要信息。这是进化的自然结果，生物体通过抗氧化剂抵抗ROS的生长从而调节氧化还原的体内平衡，从而建立起了免疫机制。抗氧化剂可以抑制氧化应激的途径，表现出控制或治疗癌症的潜力。因此，氧化应激与抗氧化能力之间的相互关系对生物具有重要的意义 。

二氧化硫，在生物体中以HSO₃^-形式存在，可以通过含硫氨基酸的氧化或亚硫酸酯的分解产生。越来越多的证据证明，SO₂在调节氧化还原状态中作为抗氧化剂对活性氧方面发挥不可忽视的作用。然而，SO₂也具有潜在的氧化能力。因此，在复杂的生物环境中，它既是信号分子又是氧化应激诱导物。因此，探索SO₂与ROS对细胞的交叉影响，对于进一步了解SO₂在细胞内的二分作用具有重要意义。线粒体在细胞能量代谢和凋亡细胞死亡中起着众所周知的作用。与此同时，线粒体是免疫系统的中枢信号中枢，其中活性氧(ROS)会驱动关键的免疫信号反应。在谷氨酸的作用下，线粒体可以将天冬氨酸转移酶定位，催化L -半胱氨酸的反应，从而产生SO₂。考虑到二氧化硫的抗氧化作用，无论线粒体的绝对数量是多少，线粒体的二氧化硫都有可能抑制氧化应激，延缓氧化应激下细胞凋亡的进展。由于SO₂的氧化作用，受损的线粒体会引起细胞凋亡的恶性循环，从而导致ROS的增加，进而导致更多的细胞凋亡。将SO₂的相互冲突的特性结合在一起，进一步探索线粒体SO₂的二分作用将为细胞调控机制提供无价的信息，并为癌细胞发展化疗药物治疗。但是，目前还没有一份报告描述线粒体二氧化硫在氧化应激下对癌细胞的相互冲突的影响。此外，就凋亡类型而言，不同类型的细胞凋亡，如早期或晚期细胞凋亡，将反映不同的系统调控，酶表达，或氧化还原破坏等。例如，在某些情况下，氧化应激会导致与晚期细胞凋亡相关的DNA碎片化。然而，并没有发现线粒体SO₂对特定细胞凋亡类型的影响。因此，对线粒体SO₂的研究也越来越多。