[发明专利]一种羧酸酯酶荧光探针及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种具有式I所示结构的羧酸酯酶荧光探针，本发明提供的羧酸酯酶荧光探针是具有萘核双光子吸收单元和D‑π‑A结构的半花菁类化合物，具有双光子吸收和发射特性，能够应用于检测细胞内羧酸酯酶。实施例的实验结果表明，本发明提供的羧酸酯酶荧光探针能够延长细胞和组织中检测羧酸酯酶的激发波长(800nm)，降低对细胞和组织的光损伤，增加组织穿透深度和成像深度；同时，本发明提供的羧酸酯酶荧光探针检测羧酸酯酶时稳定性强，响应时间短(为7min)，对pH不敏感，对细胞内羧酸酯酶成像具有特异性，能够在双光子激发条件下在活细胞中检测羧酸酯酶。

技术领域

本发明涉及生物化学材料技术领域，尤其涉及一种羧酸酯酶荧光探针及其制备方法和应用。

背景技术

哺乳动物羧酸酯酶(Carboxylesterase，CaE，E.C.3.1.1.1)也叫脂族酯酶，广泛分布于哺乳动物组织和器官中，其活性中心含丝氨酸残基，能够有效的催化含酯键、酰胺键和硫酯键的内源性与外源性物质水解。哺乳动物羧酸酯酶的主要功能可能是参与脂质运输和代谢，催化一些内源性化合物，如短链和长链酰基丙三醇、长链酰基肉毒碱和长链酰基CoA酯的水解；以及参与信号跨膜传导及保持生物膜完整性；催化药物(包括前体药物)生成相应的自由酸，参与多种药物、环境毒物及致癌物的解毒和代谢。

人体内羧酸酯酶主要有hCE1和hCE2两种类型，hCE1主要存在于肝脏中，hCE2主要存在于肠道中。hCE1主要催化水解一大类外源性或内源性的底物，如脂肪酸、环境毒物和药物等，参与许多重要的生理过程，如脂质体内平衡、睾酮生成、视黄醇代谢、内质网中蛋白质的跟踪和保留等。人体内缺乏hCE1会导致多种疾病，如动脉粥样硬化、肝脂质沉着症、肥胖、高血脂以及肝癌等。另外近期研究发现，羧酸酯酶可以作为肝癌的血清标志物之一。基于羧酸酯酶的重要生理作用，检测羧酸酯酶及其活性对许多生理过程的研究及药物的疗效评价具有非常重要的科学意义和实际应用价值。

传统检测羧酸酯酶的方法有高效液相色谱法、气质联用、化学发光法及荧光法等，其中，荧光法由于具有操作简单、灵敏度高、检测限低、可用于细胞内或活体成像等优点受到了科学家们的广泛关注。目前文献报道的检测羧酸酯酶的荧光探针中，大部分存在对pH较敏感、在细胞培养液中稳定性差、细胞穿透能力差、无法应用于活细胞或组织中成像等缺点。此外，已有可用于细胞成像的羧酸酯酶荧光探针在细胞成像中所需要的激发波长较短(<500nm)，短波长的激发光容易导致细胞光损伤，产生活性氧物质，并且组织穿透深度和成像深度较浅，限制了其在活细胞和活体成像中的应用。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供羧酸酯酶荧光探针及其制备方法和应用，本发明提供的羧酸酯酶荧光探针能够在双光子激发条件下在活细胞中检测羧酸酯酶。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种羧酸酯酶荧光探针，具有式I所示结构：

式I中，R₁、R₂、R₃和R₄独立地为氢、氨基、烷基、烷氧基、烷氨基、芳基、芳氧基或芳氨基。

优选的，所述烷基、烷氧基和烷氨基中碳原子个数独立地为1～6。

优选的，所述芳基、芳氧基和芳氨基中芳基个数独立地为1～2。

优选的，所述羧酸酯酶荧光探针包括

本发明提供了上述技术方案所述羧酸酯酶荧光探针的制备方法，包括以下步骤：

(1)将具有式II所示结构的化合物、乙酰氯、碱性试剂和有机溶剂混合进行乙酰化反应，得到具有式III所示结构的化合物；