[发明专利]多信号荧光探针的合成及其同时区分检测Hcy、Cys和GSH的应用

说明书

本发明公开了一类通过蓝、绿、黄三种不同的荧光发射信号同时区分检测细胞中高半胱氨酸(Hcy)、半胱氨酸(Cys)和谷胱甘肽(GSH)的多信号荧光分子探针，该类多信号分子探针的化学结构通式如下：其中，R＝氢/烷基/芳香基。该类多信号荧光探针能在同一检测条件下利用探针与Hcy、Cys和GSH发生不同的化学反应，生成不同的荧光物质，从而在特定激发波长下发射蓝、绿、黄三种颜色的荧光，达到同时区分检测Hcy、Cys和GSH的目的。探针与Hcy反应后在375nm激发波长下发射467nm的蓝光，与Cys反应后在400nm激发波长下发射503nm的绿光，与GSH作用后在500nm激发波长下发射568nm的黄光。该类多信号荧光分子探针能够用于L‑02(正常肝细胞)细胞中的Hcy、Cys和GSH的同时荧光成像分析。

技术领域

本发明属于分析化学技术领域，具体涉及一类多信号荧光探针的合成，以及该类探针在环境中同时区分定量检测Hcy、Cys和GSH，三通道荧光成像细胞内Hcy、Cys和GSH的应用。

背景技术

小分子生物硫醇如半胱氨酸(Cys)、高半胱氨酸(Hcy)和谷胱甘肽(GSH)在生物系统中扮演着极其重要的角色。哺乳动物中可以由蛋氨酸在多种酶辅助下合成Hcy，血清中Hcy的正常浓度为5-12 μM，过高的Hcy含量会引起叶酸和V_B12缺乏、老年痴呆等疾病(Chemical Communication,2014, 50, 6967-6969)；此外，细胞内的Cys可以由Hcy合成，正常细胞内浓度为30-200 μM，Cys含量异常会导致生长缓慢，心血管和肝损伤等疾病(Chemical Communication, 2013, 49, 9176-9178)。GSH是细胞中最丰富的低分子量生物硫醇，生物体内可以由Cys、谷氨酸和甘氨酸合成，正常浓度为0.5-10 mM，作为细胞内的抗氧化剂可清除细胞毒素和自由基，维持体内氧化还原反应平衡，同时维持干细胞正常功能(Stem Cell Reports, 2018, 10, 600-614)，但是GSH含量异常会导致白细胞含量异常，HIV感染，癌症等潜在风险(Biosensors and Bioelectronics,2017, 90, 117-124)。由于这三种生物硫醇具有相似的结构和反应活性，在细胞内存在Hcy转化为Cys，Cys转化为GSH这一生物代谢过程，其中一种含量的变化可能引起其他两者的关联变化，而且很多疾病的发生都与它们的含量变化密切相关，因此，开发高效的检测方法/技术用于同时区分检测并定量Hcy、Cys和GSH这三种生物硫醇，特别是定量细胞内源性Hcy、Cys和GSH对深入了解其作用机制与功能，对疾病的早期诊断具有非常重要的意义。

近年来，多信号荧光探针因其能够同时监测和可视化活细胞中的两种或多种分析物而受到广泛的关注，因为其提供了一种非破坏性、高选择性与灵敏度、可视化、操作简便的分析方法。尽管小分子生物硫醇高半胱氨酸 (Hcy)、半胱氨酸 (Cys)和谷胱甘肽 (GSH)的结构和反应活性相似，但也发展了一些了单/双荧光通道荧光探针用于检测Hcy、Cys和GSH中的1种或2种(如中国专利CN105524055A、CN105588823A、CN105601658A、 Journal ofthe American Chemical Society, 2014, 136, 574-577、Chemical Science, 2016, 7,256-260、Analytical Chemistry, 2015, 87, 3460–3466、Chemistry - An AsianJournal, 2017, 12, 2098-2103等)。但已报道的硫醇荧光探针还无法实现利用三通道同时区分检测Hcy、Cys和GSH这三种生物硫醇，特别是细胞内源性不同浓度的Hcy、Cys和GSH三通道荧光成像分析检测。

发明内容

鉴于上述情况，克服一些现有技术的不足，本发明的目的在于提供一类利用三通道荧光信号同时区分检测Hcy、Cys和GSH的荧光分子探针，能利用不同的荧光信号（颜色）分析成像细胞内的Hcy、Cys和GSH，为分析检测、医学早期诊断等领域提供一些分析检测方法和思路。