[发明专利]一种铱配合物的制备方法及在双光子线粒体染料中的应用

说明书

本发明属于用于细胞成像的荧光染料的研发领域，公开了一种铱配合物的制备方法及其在具有双光子吸收性质的细胞线粒体荧光染料中的应用。本发明合成的铱配合物具有良好水溶性和稳定的化学结构。该配合物不仅具有优秀的双光子吸收性质和优异的荧光强度，还能够特异性地结合细胞线粒体，是潜在的新型细胞线粒体的双光子荧光探针和细胞线粒体成像染料。实验证明，其中一个铱配合物荧光强度达到商用的线粒体荧光染料MitoTracker Green FM的6倍以上。本发明所合成的铱配合物还能够对细胞线粒体进行3D立体成像，在细胞内部甚至动物器官组织不同深度的细胞和线粒体结构研究方面具有重要的应用价值。

技术领域

本发明属于用于细胞成像的荧光染料的研发领域，尤其涉及一种铱配合物的制备方法及其在具有双光子吸收性质的细胞线粒体荧光染料中的应用。

背景技术

细胞荧光成像是一种能够从亚细胞层面理解生命活动基本过程的重要工具，被生命科学的各个领域都广泛应用。优秀的荧光染料是得到高品质细胞荧光图像的重要条件之一。线粒体是一种存在于大多数真核细胞中的由两层膜包被的细胞器，约占细胞体积10%。作为一种多形细胞器，其结构因细胞类型、细胞周期状态意思胞内代谢状态而不断变化。线粒体已被人们了解的重要功能包括：由氧化磷酸化和脂质氧化介导的能量产生；参与尿素生成、血红素和非血红素铁和类固醇生物起源等代谢活动；稳定细胞内钙离子；细胞内源性凋亡调节等。线粒体的分布依据细胞能量水平而变化，是细胞类型、细胞周期状态和增殖情况的一种功能表现。阿兹海默症等多种疾病都被认为与线粒体功能障碍有关。因此，利用荧光染料对细胞内线粒体成像，进而观察线粒体形态变化能够为相关疾病的病理和药理研究提供直接的信息。

现有的两类商业化线粒体染料，（线粒体膜电位依赖的和非线粒体膜电位依赖的）基本为单光子吸收的荧光有机小分子。线粒体膜电位依赖的染料，如罗丹明类、羰花青类等，容易随膜电位降低而被洗脱，不利于研究线粒体动态变化。非线粒体膜电位依赖的染料，如MitoTracker FM系列染料等，虽然抗洗脱能力明显提高，但具有Stokes位移小，水溶性低，光漂白严重等缺点，也限制了它们的应用。更重要的是，激发该类单光子吸收的染料需要高能量（短波长）的单光子激光，易在细胞中产生单线态氧，不仅不利于长时间观察线粒体形态和变化，而且容易引起细胞损伤。

近年来，双光子荧光染料是当前包括细胞成像、3D光信息存储器等许多领域的研究热点。相对于传统的单光子吸收染料，双光子吸收染料具有巨大的优势。在强脉冲激光照射的条件下，荧光染料分子同时吸收两个光子，发射出一个波长比激光波长更短的光子。双光子吸收荧光染料需要的双光子激发光的波长比单光子激发光明显更长，受细胞内的各细胞器的散射影响更小，能够穿透更深的细胞结构，并且对细胞的损害更小，因此在活细胞成像上具有单光子荧光染料不可比拟的优势。

本专利发明了一种具有良好水溶性的铱配合物。该配合物不仅具有优秀的双光子吸收性质和优异的荧光强度，还能够特异性地结合细胞线粒体，是潜在的新型细胞线粒体的双光子荧光探针和细胞线粒体成像染料。实验证明，其中一个铱配合物荧光强度达到商用的线粒体荧光染料MitoTracker Green FM的6倍以上。本发明所合成的铱配合物还能够对细胞线粒体进行3D立体成像，在细胞内部甚至动物器官组织不同深度的细胞和线粒体结构研究方面具有重要的应用价值。

发明内容

本发明的目的在于针对当前细胞线粒体荧光染料的缺陷和不足，提供一种具有高荧光强度的、具有双光子细胞线粒体荧光成像功能的铱配合物。

本发明的第二个目的是提供所述铱配合物的制备方法。

本发明的第三个目的是提供所述铱配合物在双光子细胞线粒体荧光成像中的应用。

本发明的上述目的通过如下技术方案予以实现：

一种铱配合物，由阳离子和阴离子组成，所述阳离子结构式如式I，所示：

式I