[发明专利]一种特异性靶向细胞内脂滴的荧光染料及其制备方法和用途

说明书

本发明公开了一种特异性靶向细胞内脂滴的荧光染料及其制备方法和用途，其中特异性靶向细胞内脂滴的荧光染料是以5‑(二甲氨基)萘‑1‑磺酸作为荧光母体，在母体分子结构上引入不同种类的胺或醇类化合物，其结构如下所示：其中R选自如下基团中的一种：R₁为氧或碳，R₂和R₃为氢、C1‑8的烷基或苯基。本发明荧光染料能够特异性靶向细胞内的脂滴，具有很好光稳定性和低细胞毒性。另外，该荧光染料不仅是一种普适的脂滴染料，同时能够实时示踪脂滴在细胞内的运动状态，辨别脂滴在不同细胞系中的数量和大小，为研究脂滴与其他细胞器之间的关联性提供可能，在生物领域具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于合成与技术应用领域，具体涉及一种特异性靶向细胞内脂滴的荧光染料及其制备方法和用途。

背景技术

脂滴是由内质网产生的一种细胞内高度运动的细胞器，它不仅在细胞代谢过程中起着脂质储存的作用，而且参与多种生理过程，包括膜转运、膜和脂蛋白形成以及细胞内信号转导等。脂滴是由表面嵌有多种功能蛋白的磷脂单分子层围裹而成，内含中心脂质-甘油三酯和少量胆甾醇酯。不同细胞内脂滴的组成虽然相似，但是其数量和大小却存在明显的差异，这些差异不仅能够反映细胞的代谢状态，同时也能区分细胞类型。正常状态下，细胞严格控制脂滴中脂肪酸的储存和消耗，维持生命体的正常运转和健康。然而，当脂滴及其相关蛋白产生功能障碍时，则会导致肥胖、糖尿病和动脉粥样硬化等疾病。因此，发展非侵害性、长时程的荧光染料对脂滴进行特异性成像并实时监测细胞内脂滴的形成、生长、融合和裂分，对进一步了解脂滴的生理学和病理学作用具有重要意义。

虽然透射电子显微镜技术能够清晰地观察到细胞内的脂滴，但是这种侵害式显微技术难以追踪脂滴的动态变化及其与其它细胞器之间关联性。然而，高时空分辨的荧光成像技术为研究脂滴在生物体内的动态过程和相关生理功能提供了理想的解决方案。目前，已经发展了多种用于细胞内脂滴特异性标记的荧光染料，这些荧光染料成为监测细胞内脂滴行为的有力工具。但是，多数脂滴类荧光染料仍存在很大不足：1)染料合成过程复杂，纯化困难，费时、耗力、成本高等；2)斯托克斯位移小易造成染料的自吸收现象；3)细胞毒性大使细胞处于应激状态，难以实现自然状态下对脂滴生理过程的示踪。为了能够在复杂生物体中实现对脂滴参与的分子事件进行特异性成像以及实时动态监测，亟需发展大斯托克斯位移、低细胞毒性和光稳定性的脂滴定位染料。发展构建性能优越的特异性靶向细胞内脂滴的荧光染料，将会对探索细胞内脂滴的生理功能及与其他细胞器之间的关联系起到极大的推动作用。

发明内容

本发明针对现有脂滴染料中存在的技术问题，提供了一种特异性靶向细胞内脂滴的荧光染料及其制备方法和用途。本发明荧光染料斯托克位移大、荧光背景低、生物兼容性好，能够特异性靶向细胞内的脂滴，可实现长时程观察细胞内脂滴的运动过程，并且能够从HeLa、A549和HFF-1三种细胞中特异性识别A549细胞。该类探针用于细胞染色后，无需清洗，可直接用于激光共聚焦成像。

本发明特异性靶向细胞内脂滴的荧光染料，是以5-(二甲氨基)萘-1-磺酸(DNS)作为荧光母体，在母体分子结构上引入不同种类的胺或醇类化合物，其结构如下所示：

其中R选自如下基团中的一种：

R₁为氧或碳，R₂、R₃分别独立地选自氢、C1-8的烷基或苯基。

本发明特异性靶向细胞内脂滴的荧光染料的制备方法，包括如下步骤：

将胺或醇类化合物和碱溶于10-100mL有机溶剂中，室温下搅拌反应10-90min，然后将0.4-30mL溶有化合物DNS-Cl的溶液缓慢滴加到上述反应液中，并于室温下继续搅拌反应1-24h；抽滤，除去不溶碱，用真空旋转蒸发仪除去有机溶剂，粗产物纯化后得到目标产物。

所述化合物DNS-Cl的结构式如下：