[发明专利]一种硒半胱氨酸近红外荧光探针及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种硒半胱氨酸近红外荧光探针及其制备方法和应用，属于化学及分析检测领域。本发明提供的检测硒半胱氨酸的近红外荧光探针Fsec‑3，具有选择性好、灵敏度高、检测限低(20nM)及良好生物相容性的优点。在磷酸缓冲液中，荧光强度与硒半胱氨酸浓度(0‑100μM)呈现良好的线性关系，说明探针Fsec‑3适合定量检测硒半胱氨酸；探针Fsec‑3实现了人乳腺癌细胞MCF‑7中硒半胱氨酸的荧光成像；探针Fsec‑3也实现了活体水平内源性硒半胱氨酸的灵敏检测，且响应较快，荧光信号较稳定。由此可见，本发明制备的荧光探针Fsec‑3是可视化和定量检测细胞、活体及肿瘤组织中硒半胱氨酸含量的有效工具。

技术领域

本发明属于化学及分析检测领域，具体涉及一种检测生物体内硒半胱氨酸的荧光探针及其制备方法和用途。

背景技术

硒元素是一把“双刃剑”，即是体内必需微量元素，也是化学毒物，这取决于硒在体内的存在形式及浓度。硒摄入不足会引起大骨节病、克山病等疾病，也会导致免疫功能低下、认知能力下降以及增加患癌几率。然而，硒的过度补充会导致硒中毒，并增加罹患2型糖尿病的风险。硒在生物体内有多种存在形式，主要包括无机物(亚硒酸盐，SeO₃^2-；硒酸盐，SeO₄^2-)和有机物(硒代氨基酸；硒蛋白)。硒半胱氨酸(Selenocysteine,Sec)是硒在体内的主要存在形式之一，其常位于硒蛋白的关键活性位点，从而参与多种重要的生理功能，包括甲状腺激素的产生、氧化还原调节及炎症调节等过程。硒蛋白的代谢失衡会引发多种疾病，包括心血管疾病、癌症、神经退行性疾病、糖尿病、生育和炎症性疾病等。因此，建立准确可靠的方法检测硒半胱氨酸，对于研究硒化物参与的生理及病理过程是十分重要的。

基于荧光小分子探针的成像技术能够实现对细胞甚至活体中活性小分子的实时可视化示踪，开辟了硒半胱氨酸检测新的发展方向。荧光探针技术在研究信号转导、细胞生理病理功能方面具有灵敏度高、操作简便等优势。目前，选择性识别硒半胱氨酸的荧光探针已取得了一定的进展。但已报道的大多数硒半胱氨酸荧光探针多为紫外-可见光区间的探针。紫外-可见光在组织内穿透性弱，且易被组织中血红蛋白及黑色素等物质吸收；另一方面，在可见光的激发下，生物体有荧光背景，这些因素严重影响了其检测分析的灵敏度和准确性，不利于活体及深层组织中成像。近红外(Near-infrared,NIR)波长范围为650-900nm，组织在此区间内自发荧光较少，避免了生物背景对荧光信号的干扰；同时近红外光具有较强的穿透性，有利于深层组织成像；且具有较低的光损伤。因此，近红外荧光探针具有信噪比高、样本穿透性强和成像分辨率高的优势。

目前，适合于活体成像的硒半胱氨酸近红外荧光探针仅有少数报道。现有的探针仍然有许多需要改进提升的空间，硒半胱氨酸检测领域更加迫切需要具有如下性质的探针：(1)激发与发射光谱在NIR区域，有利于深层组织和活体检测；(2)能特异性识别硒半胱氨酸的荧光探针，因生物体内有诸多反应活性相似的含硫化合物和含硒化合物，干扰硒半胱氨酸的检测；(3)高灵敏度、低检测限的探针，尤其是能够检测nM级硒半胱氨酸的探针；(4)具有良好生物相容性的探针。尽管硒半胱氨酸荧光探针有了一些发展，但是仍然缺少检测活体水平内源性硒半胱氨酸的探针。此外，鉴于生物体内内源性硒半胱氨酸含量较低，尤其迫切需要进一步提高探针的检测灵敏度。因此，开发高灵敏度的近红外硒半胱氨酸荧光探针不仅能为生物体内硒半胱氨酸的生理与病理机制、信号转导研究提供新型的可视化检测方法，还对于揭示硒化合物的抗癌机制研究具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是在现有技术的基础上，提供一种近红外荧光探针，该探针能够定量的检测硒半胱氨酸，检测限可达20nM，表明该探针具有较高的检测灵敏度和选择性。

本发明的另一目的是提供一种上述近红外荧光探针的制备方法。

本发明的又一目的是提供上述近红外荧光探针在细胞、活体及肿瘤组织中检测硒半胱氨酸的应用。

本发明的技术方案如下：