[发明专利]一类高亮度、高光稳定性的碳酸酐酶检测荧光探针

说明书

本发明提供了一类高亮度、高光稳定性的碳酸酐酶检测荧光探针。该类荧光探针拥有合成原料低价、方法简单且易于衍生等优点。该荧光探针在保持萘酰亚胺这一中性分子基础上，在4‑、5‑位同时引入具有环张力基团以达到分子的对称性及供体部分的高刚性结构。研究表明，这类染料在乙醇中的摩尔消光系数最高可达36675M^‑1cm^‑1，在乙醇中的量子产率最高可达到0.615。这类碳酸酐酶荧光探针均有很高的亮度和优异的光稳定性、波长不敏感性，且细胞透膜性好，能够快速标记细胞内碳酸酐酶，可以用于检测和超分辨成像。

技术领域

本发明属于荧光成像技术领域，具体涉及一类高亮度、高光稳定性的碳酸酐酶检测荧光探针。

背景技术

碳酸酐酶是一种含Zn²⁺的金属酶，研究表明其在生物体内承担着多种生理学功能，并参与多种癌症的发生和发展。近年来高速发展的超分辨荧光成像技术可以提供纳米尺度及单分子水平的分辨率，极大地推动了生命科学领域的进步。

超分辨荧光成像技术在给生命科学的研究提供了极大的便利的同时，也对荧光染料的光性能提出了更高层次的要求。在高功率的激光照射下，染料需要有足够的亮度才能使发出的荧光信号被检测到，此外还需要光稳定性才能在长时间的观测中不被漂白，现有的荧光染料大多难以满足这样苛刻的要求。例如传统的染料母体4-氨基萘酰亚胺的亮度和光稳定性均有待提升，将4-位的氨基替换为有较强环张力的氮杂环丁烷结构使染料在水中的荧光量子产率提高到了 0.27，然而其荧光发射峰仍然很宽，易与其他染料的发射峰发生重叠，极大地限制了其在多色成像领域的应用，且其光稳定性相比罗丹明染料仍略显不足。此外，其荧光强度易受到周围环境的影响，染料的发射波长会随溶剂极性增大发生红移并伴随荧光发射强度的明显降低，成像信号的准确性大为降低。因而，开发新型高亮度、高光稳定性且环境不敏感的碳酸酐酶荧光探针迫在眉睫。

发明内容

本发明提供了一类高亮度、高光稳定性的碳酸酐酶检测荧光探针，该探针为一种可用于碳酸酐酶超分辨成像的4,5-双取代萘酰亚胺类染料，在保持萘酰亚胺这一中性分子基础上，在4,5-位同时引入具有环张力基团以达到分子的对称性及供体部分的高刚性结构。研究发现这类染料具有很高的亮度、优异的光稳定性、波长不敏感性，且细胞透膜性好，能够快速标记细胞内碳酸酐酶，可以用于检测和超分辨成像。

本发明一类高亮度、高光稳定性的碳酸酐酶检测荧光探针，是以4,5-双取代萘酰亚胺染料为结构单元，其结构式如下所示：

其中，R₁与R₂分别为

一类高亮度、高光稳定性的碳酸酐酶检测荧光探针的合成方法，合成步骤如下：

其中，R₁为

一类高亮度、高光稳定性的碳酸酐酶检测荧光探针，优选一类高亮度、高光稳定性的碳酸酐酶检测的对称型荧光探针，其结构如下：

上述一类高亮度、高光稳定性的碳酸酐酶检测的对称型荧光探针的合成方法具体方法如下：

步骤一：中间体N-(4-氨甲基)苯磺胺-4-溴-5-硝基-1,8-萘酰亚胺的合成

将4-溴-5-硝基-1,8-萘酐与4-(氨甲基)苯磺酰胺盐酸盐、三乙胺溶于无水乙醇中，升温至60-80℃反应10-20h，减压除蒸溶剂后经硅胶柱色谱分离提纯得到中间体N-(4-氨甲基)苯磺胺-4-溴-5-硝基-1,8-萘酰亚胺；

步骤二：探针N-(4-氨甲基)苯磺胺-4,5-二氮杂环烷基-1,8-萘酰亚胺的合成