[发明专利]一种通过光调控精确检测生物体内H2

说明书

本发明涉及一种可通过光调控精确检测生物体内H₂O₂的荧光探针及其制备方法和应用，属于有机荧光探针领域。所述的荧光探针基于嘧啶基染料，为UFPS‑1荧光探针，UFPS‑1荧光探针的结构式如图(Ⅰ)所示。本发明的荧光探针能够精确检测生物体内的H₂O₂，避免细胞内其他离子氨基酸的干扰。该探针具有较大的斯托克斯位移，有较好的化学稳定性、生物兼容性和选择性等。荧光共聚焦成像实验表明该探针具有较好的细胞通透性，对细胞和生物体无毒副作用。

技术领域

本发明涉及一种基于嘧啶基染料，可通过光调控精确检测生物体 内H₂O₂的荧光探针，属于有机荧光探针领域。

背景技术

过氧化氢(H₂O₂)是活性氧(ROS)中一种非常典型的物质，几 乎存在于所有细胞中，是氧代谢的重要产物，在调节多种细胞功能中 起着至关重要的作用。与ROS家族的其他物质(如超氧物或羟基自由 基)不同，H₂O₂可以自由扩散，结构相对稳定，寿命长。生物体内的H₂O₂通常来自线粒体、过氧化物酶体和胞浆酶，其中线粒体是H₂O₂的主要生理来源之一。

活性氧物种(ROS)的大量增加会导致各种生物分子的结构性氧 化损伤，这些生物分子对细胞的结构完整性至关重要，包括脂质、DNA 和蛋白质。活性氧引起的这种氧化损伤被称为“氧化应激”，并已被证 明与多种生物分子有关在癌症、糖尿病、肥胖症和中风等疾病中。中 枢神经系统(CNS)因其高耗氧量而对氧化应激特别敏感，过量产生 ROS可能导致神经元功能障碍或死亡，如阿尔茨海默氏症(AD)、帕 金森氏病(PD)和肌萎缩性侧索硬化症(ALS)和其他神经退行性疾 病。

因此，开发实时、无创的ROS特异性检测工具对于研究氧化应激 相关疾病的发病机制尤为重要。为了解决这一问题，亟需研发一种可 以高效、精准检测H₂O₂的荧光探针。

发明内容

本发明利用嘧啶基染料DMe的光学及生物性质，在其结构上引 入了H₂O₂特异性识别基团硼酸酯结构，进而达到精准检测活细胞内 H₂O₂的目的，亦可用于检测野生型及帕金森病(Parkinson’s disease, PD)模型果蝇脑组织中的H₂O₂。

本发明采用的技术方案是：一种通过光调控精确检测生物体内 H₂O₂的荧光探针，所述的荧光探针为UFPS-1探针，UFPS-1荧光探针 结构如图(Ⅰ)所示：

优选的，取25mL的圆底烧瓶，将嘧啶基染料DMe用10mL吡 啶溶解，逐滴加入三氯氧磷，搅拌2小时直至溶液澄清，随后放入冷 井-40℃环境，使用吡啶溶解4-(羟甲基)苯硼酸频哪醇酯，随后取出 并常温搅拌3小时，将反应体系放入-20℃的环境，用水淬灭反应， 乙酸乙酯萃取，洗涤有机相并用无水硫酸钠干燥，通过硅胶层析法分 离纯化得到目标产物UFPS-1荧光探针。

优选的，所述的嘧啶基染料DMe、三氯氧磷与4-(羟甲基)苯硼酸 频哪醇酯的摩尔比为1：3：1。

优选的，所述的嘧啶基染料DMe的制备方法如下：50mL圆底 烧瓶加入20mL乙醇和对二甲氨基苯甲醛，超声溶解固体，搅拌加 入浓盐酸5.6mL，95℃回流24h。反应结束后将溶液倒入冰水中， 加入碳酸氢钠中和；用CH₂Cl₂萃取两次后无水硫酸钠干燥有机相，除 去无水硫酸钠和有机溶剂，用硅胶层析法得到染料DMe。