[发明专利]具有聚集诱导发光特性的水溶性荧光探针及其制备方法、应用

说明书

本发明涉及一种具有聚集诱导发光特性的水溶性荧光探针及其制备方法、应用。首先利用化合物1与4‑吡啶硼酸频哪醇酯在有机溶剂中于65‑120℃下催化反应得到化合物2，化合物2与碘甲烷在有机溶剂中于25‑80℃下反应得到化合物3，化合物3与三溴化硼在有机溶剂中于20‑40℃下反应得到目标产物。本发明方法具有原料易得、合成工艺简单、收率较高等优点，实验证明制得的荧光探针可以用于线粒体内粘度的监测，并且具有高选择性、高灵敏度响应、高抗干扰性、高成像对比度等优点。

技术领域

本发明涉及有机小分子荧光探针技术领域，具体涉及一种具有聚集诱导发光特性的水溶性荧光探针及其制备方法和应用。

背景技术

线粒体是细胞的动力房，其在信号转导、细胞分化、凋亡、钙调节等方面发挥着重要作用，而这些功能都与线粒体粘度的波动密切相关。线粒体粘度的变化会进一步影响许多细胞的生理活动过程，如膜融合、代谢物扩散、蛋白质聚集、信号转导等。据报道，细胞内粘度异常往往与阿尔茨海默症、糖尿病、动脉粥样硬化以及高血压等疾病有关联，因此通过检测细胞内粘度可以有效诊断某些疾病。然而，由于细胞内环境十分复杂，选择性的对粘度进行实时原位检测仍然是一个巨大的挑战。所以开发出对线粒体具有靶向作用且能特异性的对粘度进行响应的探针工具非常有意义，将为揭示粘度在相关疾病中扮演的化学与生物学作用提供依据。

传统的粘度测量手段主要包括毛细管粘度计、旋转粘度计、落球粘度计，这些方法只能用于宏观领域，不能在细胞水平对粘度进行监测。荧光探针具有灵敏度高、时空分辨率好、可视化、无损伤检测等优势，已广泛用于生物体内各种组分的选择性成像。通过理性的分子设计，可以开发出对细胞内乃至特定细胞器内粘度有选择性响应的探针工具。

近年来，具有聚集诱导发光(AIE)特性的荧光分子因其优异的光稳定性、大斯托克斯位移和高成像对比度而受到广泛关注。基于分子内运动受限的机制，当细胞内粘度增大时，分子内的转动、振动等非辐射跃迁会受到抑制，从而使其荧光增强实现对粘度的响应。然而常规的 AIE型荧光探针是疏水性的，在生理环境中发生聚集也会导致荧光增强，这将对粘度的检测产生严重干扰。因此，设计出在细胞环境中具有优异水溶性且不受聚集影响、只对粘度有特异性响应的AIE分子，并将其用于粘度的监测具有重要意义。

检索发现，中国专利CN108516950B公开了一种基于四苯乙烯的靶向线粒体粘度荧光探针Mito-AIE1和Mito-AIE2，该方案虽然解决了AIE 型探针的水溶性问题，但是依然存在抗干扰能力不强和检测灵敏度不够等问题。分析可知该荧光探针分子通过“碳碳双键”将强受体吡啶盐或者吲哚盐基团与四苯乙烯相连，而此处的双键容易与活性氧(如次氯酸)和亲核试剂(如硫离子)反应导致探针的荧光发生变化，使其在细胞中应用时很容易受到活性氧和亲核组分的干扰。当溶液的粘度从1.4cP增加到563.6cP时，上述两个探针的荧光开启倍数分别为38倍和6倍，还有较大的提高空间。

针对现有技术中水溶性AIE型粘度荧光探针抗干扰能力不强、成像灵敏度不高的问题，本发明研发了一种新型分子结构的荧光探针。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种具有聚集诱导发光特性的水溶性荧光探针，其分子结构如式(I)所示：

本发明的第二重目的在于提供上述具有聚集诱导发光特性的水溶性荧光探针的制备方法，该方法包括以下步骤：

(a)在有机溶剂I、催化剂I、添加剂I的参与下，化合物1与4- 吡啶硼酸频哪醇酯反应，得到化合物2

(b)在有机溶剂II参与下，化合物2与碘甲烷反应，得到化合物 3

(c)在有机溶剂III参与下，化合物3与三溴化硼反应，得到式(I) 化合物