[发明专利]线粒体靶向的过氧亚硝酸根/亚硫酸氢根双响应荧光探针

说明书

本申请公开了线粒体靶向的过氧亚硝酸根/亚硫酸氢根双响应荧光探针，属于化学生物材料技术领域。针对大多数的探针缺乏生物靶向性、无法同时检测两种分子，导致无法深入研究生物体内同时存在2种及以上的小分子与某一特定疾病的关系并研究其致病机理的问题。本申请线粒体靶向的过氧亚硝酸根/亚硫酸氢根双响应荧光探针能够靶向线粒体；该荧光探针的制备方法是氮气保护下，将间二乙氨基苯酚，氢化钠溶于N,N‑二甲基甲酰胺中，室温下搅拌；后将近红外染料IR‑780加入反应液中，加热反应；后将反应液浓缩，经柱层析分离得到目标化合物NI，即为过氧亚硝酸根/亚硫酸氢根双响应荧光探针。

技术领域

本发明属于化学生物材料技术领域，具体涉及线粒体靶向的过氧亚硝酸根/亚硫酸氢根双响应荧光探针。

背景技术

过氧亚硝酸根(ONOO^-)是由超氧阴离子自由基(O₂·^-)与一氧化氮(NO)扩散结合产生的高反应活性氧/氮分子，主要在线粒体中产生，是生理和病理过程中的关键细胞信号分子。因为ONOO^-具有强氧化性和亲核性，在生物体内发挥着调节生理活动的作用，例如，通过硝化酪氨酸残基参与细胞信号转导过程；可以与蛋白质、脂质和核酸等生物分子参与某些反应，导致线粒体功能障碍甚至最终诱导细胞凋亡等。此外，ONOO^-与心血管疾病、神经退行性疾病、代谢性疾病等的发病机制密切相关。因此，我们迫切需要开发一种快速、高选择性和灵敏度的方法来检测生物体内ONOO^-，进而为其在疾病的诊断、生理功能和病理机制的研究提供依据。

亚硫酸氢根(HSO₃^-)是生理环境下SO₂的主要存在形式，也可通过含硫氨基酸内源性产生。有研究表明，HSO₃^-在分子水平能够抑制细胞分裂、诱导细胞坏死从而造成组织损伤；另外，在生物个体水平，低浓度(450μM)的HSO₃^-具有扩张血管、抗高血压和抗动脉粥样硬化的作用，并被认为是一种新型血管活性因子。然而，异常水平的HSO₃^-不仅会诱发呼吸系统疾病、心血管疾病、肺损伤和许多神经系统疾病，还会导致腹泻、哮喘和其他过敏反应。因此，定量检测生物体内HSO₃^-的含量对于深入研究其生物作用是非常重要且必要的。

目前，已经研发出许多定量检测的方法，例如分光光度法、色谱法、电化学法、化学发光法等。然而，上述方法大多需要使用复杂的仪器，且步骤繁琐，效率较低。荧光探针法具有操作简单、选择性和灵敏度高、易于活细胞快速成像和实时监测的优势，成为定量检测的一大热点。

由于ONOO^-和HSO₃^-主要在线粒体中产生，因此设计用于靶向检测线粒体中ONOO^-和HSO₃^-的荧光探针对深入探究其生理功能及作用机制具有更深刻的价值；另外，近红外(NIR)荧光探针产生较低的背景干扰、能更深入地渗透到组织中并造成较小的生物损伤，相比紫外可见光更适合生物成像应用。目前，尽管很多荧光探针已被用于检测ONOO^-或HSO₃^-。但是，大多数荧光探针仅提供单一荧光信号，能够实现同时检测两种分子的荧光探针仍然少见。因此，设计一种靶向线粒体、可同时选择性检测ONOO^-和HSO₃^-的近红外荧光探针具有重要意义。

发明内容

针对大多数的探针缺乏生物靶向性、无法同时检测两种分子，导致无法深入研究生物体内同时存在两种及以上的小分子与某一特定疾病的关系并研究其致病机理的问题，本发明提供了一种线粒体靶向的过氧亚硝酸根/亚硫酸氢根双响应荧光探针。

为了达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：