[发明专利]一种近红外比率型荧光探针及其合成方法与应用

说明书

本发明公开了一种近红外比率型荧光探针及其合成方法与应用，属于小分子荧光探针技术领域。通过将谷胱甘肽(GSH)修饰于七甲川花菁上作为γ‑谷氨酰转肽酶(GGT)的酶切位点，研制出一例用于GGT活性检测的近红外比率型荧光探针(Cy‑GGT)。且Cy‑GGT具有良好的水溶性，向其水溶液中加入GGT，可使其荧光发射波长由808nm蓝移至616nm(发射位移192nm)。该比率型荧光探针既对GGT活性检测表现出较高的灵敏度(检出限为0.02mU/mL)和选择性，又可成功地用于活细胞内和动物体中GGT活性检测与荧光成像，并且能有效地区分肿瘤细胞和正常细胞，有望对相关癌症的早期诊断与治疗发挥积极作用。

技术领域

本发明属于小分子荧光探针领域，涉及一种用于γ-谷氨酰转肽酶(GGT)活性检测与成像的近红外比率型荧光探针，更具体地，涉及一种近红外比率型荧光探针及其合成方法和它在检测γ-谷氨酰转肽酶中的应用。

背景技术

γ-谷氨酰转肽酶(GGT)是一种广泛存在于哺乳动物细胞表面的酶，可催化谷胱甘肽(GSH)或其他γ-谷氨酰化合物中谷氨酰胺键的水解，其活性与许多重要的生理过程密切相关。研究发现GGT活性在许多疾病中显著升高，如肝癌、卵巢癌、结直肠癌等。因此，GGT的高表达与肿瘤的发生密切相关，被认为是一种潜在的癌症生物标志物。准确检测肿瘤细胞/组织内GGT活性对疾病的早期诊断和预测治疗效果具有非常重要的意义。

目前，GGT活性的检测方法有放射性同位素标记法、比色法、高效液相色谱法(HPLC)和荧光法，每种方法各具特色。然而，放射性同位素标记法产生的残留物会对人体造成一定的损害，比色分析法和高效液相色谱法对仪器设备要求较高，且不适合用于生物样品的实时成像。相较而言，荧光分析法具有检测灵敏度高、样品前处理简单、无创性好和实时成像监测等优势，可以准确、特异地检测活细胞和病理组织中GGT活性，有助于癌症的早期诊断。并且GGT特异性荧光探针在手术过程中能够指示肿瘤与正常组织之间的边界，其对外科手术有一定的帮助。

近红外荧光探针采用近红外光谱分析，在生物体内分子的诊断识别中起着关键的作用。因为近红外波段(600～800nm)的光波避开了体内水、有氧及无氧血红蛋白等主要吸收组织的最佳吸收波长，从而具有良好的生物组织穿透能力，能降低对生物组织的损伤。并且该类染料的类型比较多，摩尔消光系数高，具有良好的水溶性，分子量比较小(一般小于1000)，可以避免对被标记分子的连接与功能产生空间位阻效应。

另外，目前报道的比率型GGT荧光探针大多基于分子内电荷转移(ICT)和荧光共振能量转移(FRET)的光物理机制设计，该类探针的荧光发射峰位移小(通常在100nm以内)，容易受到两个发射信号的串扰，不利于肿瘤细胞/组织的精准成像。并将其与紫外-可见光相比，近红外光对生物样品的光损伤小、组织的穿透性好、受复杂生命系统的自身荧光干扰弱，更利于生物成像。

因此，如何开发一种能够用于GGT活性精准检测且具有较大发射峰位移的近红外比率型荧光探针是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是针对现有技术中存在的问题，提供一种具有较大发射峰位移并用于GGT活性精准检测的近红外比率型荧光探针(Cy-GGT)。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种近红外比率型荧光探针，所述比率型荧光探针具有花菁荧光基团，其结构式为：

所述近红外比率型荧光探针利用花菁骨架共轭重组形成具有红色荧光的Cy-O,对应的荧光发射波长由808nm蓝移至616nm。较大的发射位移(约192nm)可以使荧光探针避免光谱串扰,更加有利于生物样品中GGT活性的检测与成像。因此，探针Cy-GGT不仅在溶液中表现出对GGT活性检测的优越光谱性能,还能成功地用于活细胞和动物体内GGT活性的荧光成像。

本发明的另一目的是提供一种近红外比率型荧光探针的合成方法。