[发明专利]一种硫化物特异性响应的半花菁类近红外荧光探针化合物及其制备方法和应用

说明书

本发明公开一种硫化物特异性响应的半花菁类近红外荧光探针化合物(I)，其中R₁独立的选自C_1‑6的直链烷基；优选的，R₁选自C_1‑4的直链烷基，更优选甲基、乙基或丙基；n的取值在4‑10范围内，优选数值4、5或6。本发明所述化合物初步的体外表征及细胞实验证明本发明化合物能够通过荧光强度的变化来区分半胱氨酸、谷胱甘肽及高半胱氨酸，可以用于半胱氨酸、谷胱甘肽及高半胱氨酸的区分。

技术领域

本发明涉及高等有机合成领域，具体涉及与响应识别有关的一类硫化物响应的具有近红外荧光的以半花菁染料为基本骨架的探针化合物，包括探针的合成、表征及特定感应性质的应用。

背景技术

基于有机小分子荧光探针分子量低、灵敏度高、稳定性与细胞渗透性好、可实时检测、不受外界磁场影响等优点，近年来被广泛用于细胞成像以及生物体内的肿瘤或特定酶类的检测。荧光探针就是一种以荧光物质作为指示剂的探针，当被一定波长的光激发会产生特征荧光，通过检测所产生的荧光实现对被检测物质的定性或者定量分析。其荧光性质(激发和发射波长、强度、寿命、偏振等)可随所处环境发生相应改变，从而使人们获知周围环境的特征或者环境中存在的某种特定信息。荧光分子探针通常由荧光基团、识别基团和连接体三部分组成。荧光基团和识别基团连接在一个共轭体系中，其中荧光基团一般为芳香族稠环化合物，目的是将分子识别转换成不同形式的荧光信号(荧光的有无、强弱、寿命变化、光谱移动等)；识别基团是为了实现选择性识别而合成的探针结构单元，是决定荧光分子探针与被检测分子结合的灵敏度与选择性部分。近红外荧光探针具有很高的需求,因为发射波长在近红外波段范围具有更好的组织渗透性，对生物样本更少的损伤以及更低的背景荧光干扰。

近年来，针对硫化物响应的探针分子有以下几类，一类是芳香叠氮化合物/芳基磺酰叠氮化合物，这类探针的优点是敏感性高、生物相容性好，但是响应速度慢(通常需要1h以上)及光化学稳定性不高等限制了该类探针在生物学上的进一步应用；一类是二硫化酯化合物，这类探针的优点是对硫化物的选择性高，但基于其响应速度慢(通常在0.5以上)的缺点，限制了它在体内实验的应用；一类是Cu(II)复合物类，这类探针的选择性高、响应速度很快，但对硫化物的灵敏度不够，有待进一步的设计改造；一类是醛烯酸甲酯/醛烯酮类，有着很高的敏感性、很好的生物相容性，但是对还原性物质的响应速度很慢。在原有进展的基础上，很多研究者进一步设计合成改造荧光探针，希望能设计出特异性高的，生物相容性好的适用于体内成像的探针。来自梨花女子大学的Yen Leng Pak等人设计出来了基于哌嗪的萘酰亚胺骨架的开关响应型的靶向线粒体内硫化氢的探针，这个探针对硫化氢有着很高的选择性，并且有很低的细胞毒性，可是灵敏度不是很高，这就限制了它在生物成像方面的进一步应用。Subhankar Singha等人设计的基于迈克尔受体系统的双光子荧光探针在体外实现了非常快的响应速度，有着良好的生物相容性，但是存在着选择性不高的问题，所以很难进一步应用到生物体内实验。近期Fanpeng Kong等人研究的基于1,2-二硫-4-5-二醇受体的用于检测硒化氢的荧光探针，这个探针有着很好地荧光增强效果，以及大大缩短的响应时间，但是生物毒性有待改进。通过文献报道我们可以看出一个荧光探针要同时实现高选择性、灵敏性以及快速的响应和很好的生物相容性是极其困难的。

七甲川花菁类化合物是一种亲脂性的有机染料，两端为氮杂环中间为多次亚甲基桥。因其具有稳定性强，摩尔消光系数大，荧光量子产率高等优点，作为近红外荧光探针被广泛应用于动物活体成像。研究表明IR780可以广泛的积聚在肿瘤部位而不需要任何额外的化学结合来实现肿瘤靶向。尽管具有以上几点优良的性质，但水溶性差和有限的耐光性限制了它的使用范围。

发明内容

本发明公开一种硫化物特异性响应的半花菁类近红外荧光探针化合物，本发明所述化合物初步的体外表征及细胞实验证明本发明化合物能够通过荧光强度的变化来区分半胱氨酸、谷胱甘肽及高半胱氨酸，可以用于半胱氨酸、谷胱甘肽及高半胱氨酸的区分。

本发明的化合物(I)结构式如下