[发明专利]用于活细胞和深部组织中细胞器成像的光稳定的荧光化合物

说明书

本主题涉及具有聚集诱导发光(AIE)特征的小分子荧光化合物。这些化合物表现出近红外固态发射、大斯托克斯位移(180nm)、高荧光量子产率(12.8％至13.7％)和良好的双光子吸收截面(高达88GM)。这些化合物可以在活细胞和深部组织中提供膜和特定细胞器的染色。本发明的化合物还显示出高生物相容性以及在单光子和双光子持续照射下的高光稳定性。

技术领域

本主题大体上涉及使用一系列具有聚集诱导发光(AIE)特性的光稳定的荧光化合物进行特异性细胞器染色，特别是进行活细胞和深部组织中的细胞器成像。

背景技术

荧光成像技术由于其出色的灵敏度、高选择性、能够快速采集且易于操作，因此在实时跟踪、动态变化的可视化以及活体样本的成像引导的治疗中受到了广泛的关注。荧光成像的性能高度依赖于所用的荧光团。为了长期跟踪与生物事件有关的动态变化，作为荧光团的一个特别重要的参数，需要慎重考虑光稳定性。但是，光稳定性是传统荧光团特别是商业染料(如MitoTracker Green FM)普遍关注的问题。常规荧光团的这一缺点通常使得难以捕获最佳荧光图像，从而导致效率低下和错误的生物学信号。另外，由于光致漂白而产生的一些光氧化产物会严重破坏活体样本。这些荧光团的不稳定的抗光致漂白性通常可以归因于这些荧光团的低浓度。但是，增加这些荧光团的浓度通常会导致聚集引起的猝灭(ACQ)。因此，开发具有增强的光稳定性以及抑制ACQ作用的新型荧光团是特别重要的。

唐本忠院士和他的同事发现了独特的有机荧光团，这些有机荧光团在有机溶剂中没有发射或有微弱的发射，但在聚集形式或固态形式时发射显著增强。这种现象被首先称为聚集诱导发光(AIE)。他们提出了限制分子内运动(RIM)的概念以解释这种独特现象。基于RIM，聚集诱导发光团(AIEgen)可以以更高的浓度用于生物医学成像应用，从而带来高的光稳定性以及明亮的发射。实际上，许多AIEgen在生物成像中均表现出高的抗光致漂白性。

与短波长发射荧光团相比，长波长发射AIEgen，尤其是近红外(NIR)AIEgen，由于在活体生物样本中的组织穿透力强、光损伤小、信噪比高，因此在生物成像方面具有巨大优势。到目前为止，大多数NIR AIEgen是有机纳米颗粒(NP)，并且通常使用两亲性表面活性剂来实现这些NIR AIEgen NP在活体样本中的内在化。但是，制备这些NIR AIEgen NP既复杂又费时，并且使用商业两亲性表面活性剂(例如DSPE-PEG)非常昂贵。因此，需要在活细胞和组织中具有优异穿透性的固有NIR AIEgen。

氰基茋因其合成简便且易于纯化而被广泛研究并应用于许多领域，例如自组装、化学传感器和生物成像。先前的研究表明，引入强吸电子基团(如-F和-CN)可以提高荧光团的抗光致漂白性。尽管在开发NIR氰基茋方面取得了一些成就，但这些AIEgen基本上显示出极低的细胞穿透性。

发明内容

本主题涉及具有聚集诱导发光(AIE)特征的小分子荧光化合物。这些化合物表现出近红外固态发射、大斯托克斯位移(180nm)、高荧光量子产率(12.8％至13.7％)和良好的双光子吸收截面(高达88GM)。这些化合物可以在活细胞中提供膜和特异性细胞器染色。本发明的化合物还显示出高生物相容性以及在单光子和双光子持续照射下的高光稳定性。

在一个实施方案中，荧光化合物可以包括具有以下骨架结构式的化合物：