[发明专利]固态/溶液中可逆变色可靶向线粒体的荧光染料及制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种固态/溶液中可逆变色可靶向线粒体的荧光染料，属于有机光功能材料技术领域。其结构式如式(Ⅰ)所示：本发明还公开了一种固态/溶液中可逆变色可靶向线粒体的荧光染料的制备方法和应用。本发明将一个萘酰亚胺单元与两个螺吡喃单元键合进行键合，再引入三苯基膦盐单元而合成能靶向线粒体单元的荧光共振能量转移型荧光染料；无论是在液态或固态介质中还是自身固体状态下都可发生荧光共振能量转移型的光调节荧光可逆转变，从而使得其荧光颜色发生明显的改变，可广泛应用于生物标记和荧光检测中。

技术领域

本发明属于有机光功能材料技术领域，具体涉及一种固态/溶液中可逆变色可靶向线粒体的荧光染料及制备方法和应用。

背景技术

荧光显微成像需要具有荧光效率高、光稳定性好、斯托克位移大的荧光染料，而这些荧光物质一般具有这样或那样的缺点诸如：水溶性差、容易发生聚集荧光猝灭以及容易受到内源背景荧光干扰等。另外在众多的荧光材料中，近红外光子具有组织穿透能力强、能有效的消除背景发光等优点，这使得近红外荧光染料在荧光成像中受到广大研究者的青睐。

萘酰亚胺是一类能在500～550nm范围内发射强烈荧光的化合物，除了在溶液中能发射荧光外，有些特定结构的萘酰亚胺类化合物还具有固体发光性能，这使得其在生物荧光成像等领域应用更加广泛。螺吡喃类化合物除了具有良好的光致变色性能外，其开环体还能在600～650nm发射近红外荧光，在此范围内进行生物荧光成像会使内源性背景荧光干扰降低。

萘酰亚胺类化合物虽然发光能力强，荧光量子产率高，直接用作生物分子荧光标记染料会存在生物分子，特别是活体细胞体系中生物分子本身荧光背景干扰，单一的近红外荧光标记染料不容易发生内源性荧光淬灭，但是此类荧光量子产率较低且光化学稳定性较差，螺吡喃类化合物的开环部花菁结构就具有这样的性质。很多荧光材料都会存在聚集诱导荧光淬灭的缺点，聚集诱导发光类材料一般在有机溶剂中不能发射荧光，作为检测活细胞中小分子和离子的荧光探针来说，双色比率型受环境影响较小，已报道的萘酰亚胺-螺吡喃体系荧光共振能量转移效率不高且没有靶向线粒体的单元存在。

线粒体作为一种非常重要的细胞器在进行新陈代谢过程中可为细胞提供能量，大量研究表明三苯基膦盐基团具有靶向线粒体的功能，近年来很多研究者都在积极开发性能更好的能特异性靶向线粒体的荧光探针。针对有些荧光染料如线粒体膜电位较强时会产生自身的聚集行为从而使荧光淬灭的缺点，为此，该领域技术人员设计了依附膜电位大小从而聚集使荧光增强型的探针，此探针可以依据聚集能力强弱用来区分癌细胞和正常细胞，但是会有内源性荧光淬灭的影响；JC-1是一种商业化的检测线粒体膜电位的理想双色型荧光探针，这类双色型指示剂是利用分子的聚集和单体原理来显示不同的荧光颜色，但是此材料染色浓度不好把握且水溶性较差；该领域技术人员还设计了螺吡喃分子中引入了可以靶向线粒体的三苯基膦单元，此化合物在线粒体膜电位弱时，绿色荧光强，膜电位强时，分子开环发射红色荧光，可以实现动态调整，避免内源性荧光淬灭，但是这一类分子不属于传统的荧光强度高的荧光材料。

发明内容

为了解决现有技术中存在的不足，本发明提供了一种固态/溶液中可逆变色可靶向线粒体的荧光染料及制备方法和应用，本发明将一个萘酰亚胺单元与两个螺吡喃单元键合进行键合，再引入三苯基膦盐单元而合成能靶向线粒体单元的荧光共振能量转移型荧光染料；该染料无论是在液态或固态介质中还是自身固体状态下都可发生荧光共振能量转移型的光调节荧光可逆转变，从而使得其荧光颜色发生明显的改变。

本发明的第一个目的是固态/溶液中可逆变色可靶向线粒体的荧光染料，其结构式如式(Ⅰ)所示：

本发明的第二个目的是提供上述固态/溶液中可逆变色可靶向线粒体的荧光染料的制备方法，包括以下步骤：

制备中间体1：