[发明专利]一种基于稠环氧化噻吩的荧光探针及其在细胞成像中的应用

说明书

本发明属于生物化学的技术领域，公开了一种基于稠环氧化噻吩的荧光探针及其在细胞成像中的应用。所述基于稠环氧化噻吩的荧光探针为包裹稠环氧化噻吩的纳米粒子。所述荧光探针在细胞成像中的应用，特别是在脂滴和溶酶体成像中的应用，用作溶酶体以及脂滴的荧光成像染料，脂滴‑溶酶体间相互作用的示踪剂以及脂滴形成、脂滴代谢的示踪剂。本发明的荧光探针进入细胞后在脂滴中呈现蓝色荧光，而在溶酶体中表现为红色荧光，通过荧光信号强度及颜色变化的监测，实现了短时间内脂滴的运动的高灵敏及高分辨示踪；通过长时间监测，示踪了脂滴的分布及代谢情况，首次发现了脂滴内成分能够被溶酶体回收。本发明的应用，灵敏度高，操作简单。

技术领域

本发明涉及有机化学和化学生物学领域，具体涉及一种基于稠环氧化噻吩的荧光探针及其在细胞成像中的应用，特别是在细胞的溶酶体和脂滴成像中的应用。

背景技术

脂滴和溶酶体在细胞中发挥了非常重要的作用。脂滴是细胞内贮存中性脂的一个重要细胞器且是能量物质及细胞膜成分的储存场所。近年来，大量的研究发现，脂滴与目前很多疾病有着密不可分的联系，例如肥胖、II型糖尿病、动脉硬化甚至癌症等，因此关于脂滴的研究得到了越来越多研究者的关注。溶酶体是细胞的“消化器官”，内含有一百多种水解酶，可以分解从外界进入到细胞内的物质，也可消化细胞自身的局部细胞质或细胞器。脂滴与溶酶体实际上也是高度相关的两种细胞器，溶酶体能够消化脂滴内的生物大分子及相关物质，被称为“噬脂”。目前对于脂滴-溶酶体间相互作用的研究主要利用分子生物学、遗传学等手段，虽然最近有利用荧光蛋白用于研究脂滴-溶酶体间相互作用，但是利用荧光探针用于研究两者之间相互作用的工作很少。

本发明利用一种对极性敏感的具有聚集诱导发光(AIE)性能的有机荧光材料制备成具有良好生物兼容性的纳米粒子，通过监测荧光信号的变化，实现了对脂滴形成、运动及代谢的示踪。该探针具有明显的聚集诱导发光性能，且其给-受体(D-A)结构赋予其极性敏感性。细胞成像实验显示该纳米粒子能够与细胞内溶酶体及脂滴结合，且会更倾向于进入脂滴，并在低极性的脂滴中为蓝光发射，而在溶酶体中表现为红色荧光，这表现出对环境敏感的双发射行为。通过对纳米粒子荧光信号的动态监测，发现该纳米粒子最开始通过细胞内吞先进入溶酶体，4小时后从溶酶体逃逸进入脂滴，最后从脂滴再次回到溶酶体。该体系对脂滴的形成、示踪及其功能研究有着非常重要的意义及潜在的应用价值。

发明内容

为了克服现有技术的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种基于稠环氧化噻吩的荧光探针及其在细胞成像中的应用，特别是溶酶体和脂滴成像中的应用。本发明的荧光探针操作简单、灵敏度高，本发明的荧光探针在脂滴中为蓝光发射，而在溶酶体中表现为红色荧光，通过监测荧光颜色的变化，就能监测脂滴-溶酶体之间的相互联系，实现溶酶体以及脂滴不同颜色的荧光成像。本发明的荧光探针用作溶酶体以及脂滴的荧光成像剂，特别是双色荧光成像剂。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种基于稠环氧化噻吩的荧光探针为包裹稠环氧化噻吩的纳米粒子；所述稠环氧化噻吩为以下结构式的一种：

其中，R₁、R₂、R₃、R₄、R₅、R₆为独立的氢，取代或未取代的具有1～20个碳原子的直链、支链或者环状烷基链，取代或未取代的芳基；R₁～R₆相同或者不同。

所述取代或未取代的芳基为：苯基、联苯基、芴基、芘基、蒽基、咔唑苯基、咔唑基、噻吩基、联噻吩基、稠噻吩基、吩噻嗪基、吩噁嗪基、噻吩并环戊二烯基、萘氨基苯基或二吡啶胺基、苯并三唑、米基硼、三苯基氧化膦、二苯胺基、三苯胺基、二苯并噻吩基、苯并双噻吩基、9,10-二氢-9,9-二甲基吖啶基、9,10-二氢-9,9-二苯基吖啶基或10-H-螺[吖啶-9,9’-芴]基。

所述取代或未取代的芳基为下述式a～r所示结构中的一种：