[发明专利]具有细胞渗透性的Hg离子高灵敏可逆探针及其制备方法和应用

说明书

本发明属于药物化学技术领域，具体涉及一种具有细胞渗透性的Hg离子高灵敏可逆探针及其制备方法和应用，该探针结构中含有Yb³⁺配合物、罗丹明B感应单元、二硫代甲酸酯片段和4‑(苯基乙炔基)吡啶片段，RPYb001的结构式如式(A)所示，RPYb001作为检测Hg离子的荧光探针，可以选择性的与分析物汞离子反应，其灵敏度高，可逆性强，细胞成像佳，水溶性好，能实现对汞离子的非破坏性的和快速的监测，因此其作为检测Hg离子的荧光探针在生物医药学中具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于药物化学技术领域，具体涉及一种具有细胞渗透性的 Hg离子高灵敏可逆探针及其制备方法和应用。

背景技术

由于产业迅猛发展及经营粗放，导致世界上许多地区的重金属污染已超出了常规的限制，这个问题很快得到人们的广泛关注。其中，汞(II)离子由于其自身对巯基的强亲和力，容易导致大多数蛋白质和酶的功能障碍，因而成为人类健康的重大威胁之一。而且，由于其生物聚集性和不可降解性，这种污染物可以通过食物链积聚在人体内，即使在低浓度下也会引起大脑和神经系统受损、肾衰竭和认知障碍等有害疾病。因此，这种危害的严重性促使广大研究者们致力于开发汞离子探针，使其能应用在生物和环境传感和监控中。

由于荧光传感器可以定量检测重金属离子，因而是监测汞污染的有用工具。近年来，有大量的工作集中在开发各种基于荧光基团的传感器，例如罗萨明荧光团，半方酸菁荧光团和卟啉荧光团等。其中，基于罗丹明B的传感器是一种设计新颖的具有可逆化学特性的传感器。其金属诱导的开环过程在灵敏度，选择性和响应时间方面有着明显的光物理优势。但是，就像其他有机染料传感器一样，这种荧光传感器仍然需要克服重大挑战。例如：其水溶性差，导致大多数传感器需要水和有机溶剂的混合溶液。而且，由于有机染料的斯托克斯位移较窄，来自激发光的干扰也限制了它的应用。而荧光共振能量转移 (FRET)是克服这种离子化学传感的问题的有效工具之一。FRET 是被激发的施主和受主之间具有距离依赖性的相互作用，因而能帮助我们清楚地观察受主发射。而镧系元素螯合物由于其施主吸收和金属受主发射之间存在较宽的波长漂移，较长的发光寿命(微秒到毫秒) 和特征性的尖峰形发光，因此在发光传感器方面具有很大的发展潜力。先前报道的一些基于Yb(III)的Hg²⁺传感器YbPor-L也具有一些较高灵敏度和选择性的特征。但值得注意的是，传感器的发射虽然位于近红外光谱区，可以穿透生物组织，然而传感器的水溶性差，仅在有机溶剂中有响应，不能将其运用在活细胞或组织中。而且，由于在有机溶剂和缓冲液的混合溶液中，传感器的检测极限处于微摩尔级 (10μM)，因而对于许多应用来说，这种传感器的灵敏度不高。另外，其还存在着可见响应信号的波长非常接近激发波长等缺点。这些缺点使传统的Hg²⁺传感器不适用于活细胞中，促使了我们开发出更灵敏及具有生物相容性的Hg²⁺荧光探针。

中国公开专利CN105486668A公开了一种基于罗丹明-噻吩衍生物的快速响应性Hg²⁺显色-荧光探针的制备方法，其主要是用于水环境中复杂样品的测量，然而其并未报道适应于活细胞或组织中使用。

发明内容

本发明主要提供了一种具有细胞渗透性的Hg离子高灵敏可逆探针及其制备方法和应用，该探针具有快速检测响应，低检测限和可逆等特性，适用于生物应用。其技术方案如下：

一种含有Yb³⁺配合物与罗丹明B感应单元组合而成的双通道传感器，所述传感器为探针RPYb001，探针结构中含有Yb³⁺配合物、罗丹明B感应单元、二硫代甲酸酯片段和4-(苯基乙炔基)吡啶片段，RPYb001的结构式如式(A)所示：

式中：

(1)左侧部分为Yb³⁺配合物，充当显示发射响应单元(NIR)及特高化合物的水溶性；