[发明专利]近红外第二窗口激发/发射的荧光染料及其制备方法

说明书

本发明属于生物材料技术领域，具体为近红外第二窗口激发/发射的荧光染料及其制备方法。本发明的近红外第二窗口激发/发射的荧光染料为具有通式FD荧光染料结构的有机小分子七甲川菁染料荧光染料。该染料荧光含有活性基团，如氨基，羧基，叠氮基团，马来酰亚胺基团，琥珀酰亚胺基团等，可修饰到特定蛋白、多肽或DNA上，形成生物标记，从而实现对生物体特定部位的靶向成像或对特定分子的检测。

技术领域

本发明生物材料技术领域，具体涉及一类近红外第二窗口激发/发射的荧光染料及其制备方法。

背景技术

目前常见的分子影像技术如断层扫描成像(CT)，超声成像(US)和磁共振成像(MRI)被用于临床医疗诊断。但是，这些成像技术具有相应的缺点，如空间分辨率较差，无法实时监控，造影剂无法官能团化等。荧光成像具有实时、非侵入性、所需样品量少、高分辨率等优点，在生命科学、临床医疗诊断和荧光免疫分析检测等领域已经被广泛使用。目前，研究者们正聚焦在近红外第二窗口(1000nm～1700nm)内的生物荧光成像和检测，这是因为相对于可见-近红外第一窗口(400～900nm)，生物组织在此波段内自身的吸收和散射较弱，会极大的提高成像质量和穿透深度。

所以，开发激发波长和发射波长都位于近红外第二窗口的荧光染料是目前的研究重点。目前，无机材料如稀土纳米颗粒，量子点，碳纳米管能够实现近红外第二窗口区的发射，但是它们的发射波长都位于近红外第一窗口内，同时含有重金属元素具有潜在的生物毒性，进入活体后代谢缓慢，且在水中溶解性差，这大大限制了它们的生物应用价值。相对于无机材料，有机荧光染料因其相对分子量较小，易于代谢，更易于临床转化等优势，已经引起了研究者们的广泛关注。菁类荧光染料作为荧光染料中的一员在生物标记(DNA和蛋白质的标记)、活细胞以及活体组织成像应用方面有其突出的优点，如摩尔消光系数大、最大吸收和发射波长可以随着共轭链的延长而增加。目前临床批准的菁类染料只有吲哚菁绿(ICG),但其分子的最大吸收和发射波长均位于近红外第一窗口内，同时分子无法进行生物标记。同时，多甲川菁染料一般都是对称的结构，缺少单一的荧光标记反应的活性位点。在荧光生物标记时，荧光染料最好在分子中含有一个单一的可活化的基团(如氨基、羧基等)，用于特定的衍生反应得到理想的荧光探针分子。而为了得到这样含有单一活性基团的多甲川菁染料，一般是合成出不对称的菁类染料，在分子的一端引入一个活性基团。但这种方法使得染料的合成和分离提纯变得复杂和困难。因此，本发明开发了最大吸收和发射波长均位于近红外第二窗口的菁类染料，同时在其对称结构中引入反应活性位点，易于后期的生物标记。

发明内容

本发明的目的是针对目前菁类染料吸收和发射波长较短，不易生物标记的问题，提供一类制备工艺简单、生物相容性好，光稳定性高，易于后期生物标记的近红外第二窗口激发和发射的荧光染料及其制备方法和应用。

本发明所提供的易于生物标记的近红外第二窗口激发和发射的荧光染料，为有机小分子七甲川菁染料荧光染料，记为FD染料，在其对称结构中引入了反应活性位点，易于后期的生物标记。其化合结构通式如下：

其中：

R₁和R₂各自独立选自(CH₂)_nR₈、(CH₂)_mOR₉、(CHR₁₀CH₂O)_pR₉或CH₂C₆H₄R₈；

R₃、R₄和R₈各自独立选自为H、Cl、SO₃R₁₁或COOR₁₂；