具有粘度传感性质的可靶向多种细胞器的近红外荧光探针

技术特征：
1.四种具有粘度传感性质的可靶向多种细胞器的近红外荧光探针dmpc，depc，dhdm和dhdv，其结构通式为：其中r1分别为r2分别为四种探针具体结构为：所述荧光探针对粘度检测机理为：基于扭曲的分子内电荷转移(tict)理论，我们设计并合成了四种对粘度具有传感性质的近红外荧光探针。四种探针在低粘度溶液中因碳碳单键能自由旋转而消耗能量，而在高粘度溶剂中探针因碳碳单键旋转受阻进而减少了非辐射跃迁的发生几率，导致探针的荧光强度和荧光量子产率增强；此外酸性条件下，粘度受到影响，使得探针的荧光强度得到增强。2.所述探针dmpc、depc、dhdm和dhdv的制备步骤如下：
用移液枪移取2
’‑
羟基苯乙酮(1mmol，120μl)并准确称取4
’‑
二甲基氨基苯乙酮(2mmol，326.44mg)溶于乙酸中，之后向反应瓶中缓慢滴加1.8ml的70％高氯酸，将温度升至110℃反应12h。反应结束后冷却至室温，将溶液滴加到蒸馏水中使其有沉淀析出。将沉淀物抽滤后放入真空干燥箱干燥即可得到深红棕色固体c1(240mg，90.9％)。称取4
’‑
氨基-2
’‑
羟基苯乙酮(453.48mg，3mmol)、k2co3(414.63mg，3mmol)和7.5ml ch3i溶于4ml乙醇中，加热至55℃回流36h。待溶液冷却后，浓缩溶液，加入硅胶过柱纯化(v
石油醚
:v
乙酸乙酯
＝1:1)，得白色产物d1(280mg，产率52.2％)。称取二甲氨基苯乙酮(161.2mg，1mmol)和d1(179.1mg，1mmol)溶于1.5ml醋酸中，逐滴滴加1.8ml的高氯酸，滴加过程中溶液颜色由棕色逐渐变为暗红色。反应液加热至110℃，回流12h。溶液冷却至室温后，倒入50ml冰水中，产生大量红色沉淀。过滤沉淀物，用少量乙酸乙酯进行洗涤。干燥得到红色固体产物c2(160mg，产率39.4％)。将化合物c1(0.5mmol，132mg)和4-(二甲氨基)水杨醛(0.65mmol，107.4mg)溶于8ml的无水甲醇中，将温度缓慢升至76℃反应12h。反应完成后冷却至室温，有固体析出并进行抽滤，之后用少量乙醚洗涤滤饼干燥得到棕黑色固体产物(72mg，38.0％)，即探针dmpc。将化合物c1(0.5mmol，132mg)和4-(二乙氨基)水杨醛(0.65mmol，125.6mg)溶于8ml的无水甲醇中，将温度缓慢升至76℃反应12h。反应完成后冷却至室温，加入大量乙醚使其析出沉淀，抽滤得到黑色固体(86mg，39.0％)，即探针depc。称取4-(二甲氨基)水杨醛(62.8mg，0.38mmol)和c2(107mg，0.346mmol)溶于5ml无水甲醇中，加热至78℃，回流36h，待溶液冷却后，加入适量乙醚，析出红色固体，抽滤干燥得红色固体产物(109mg，产率69.3％)，即探针dhdm。称取4-(二乙氨基)水杨醛(77.2mg，0.4mmol)和c2(80mg，0.2mmol)溶于5ml无水甲醇中，加热至78℃，回流36h，待溶液冷却后，加入适量乙醚，析出红色固体，抽滤干燥得红色固体产物(75mg，产率64.5％)，即探针dhdv。具体的反应合成路线如下：3.如权利要求1所述的四种探针dmpc、depc、dhdm和dhdv，在二甲亚砜(dmso)、乙腈
(ch3cn)、乙醇(etoh)、二氯甲烷(dcm)、氯仿(chcl3)和甘油(glycerol)等溶剂中荧光发射均位于近红外区，并且在不同溶剂中均有较大的摩尔消光系数和斯托克斯位移。四种探针对高粘度溶剂(如甘油)具有良好的选择性，四种探针均可以对不同比例pbs和甘油混合溶液中甘油含量的增加做出有规律的变化。当甘油含量达到95％时，dmpc、depc、dhdm、dhdv的荧光强度分别增大了约92倍、89倍、260倍和453倍，荧光量子产率也分别从0.008增加到0.237，从0.006增加到0.219，从0.012增加到0.636，从0.051增加到0.681，具体参数如下表所示。本发明的四种荧光探针检测粘度线性较好，在黏度对数值为0.83-2.07的范围内时，四种探针检测粘度线性相关系数分别为：dmpc r＝0.9906，depc r＝0.9978，dhdm r＝0.9971，dhdv r＝0.9918。此外，酸性环境下，粘度受到影响，从而使得探针的荧光强度得到增强。4.如权利要求1所示的四种探针dmpc、depc、dhdm和dhdv能同时靶向多种细胞器，如细胞核、线粒体、溶酶体、内质网、高尔基体等。其中探针dmpc可同时靶向溶酶体和内质网，其
相应皮尔逊共定位系数分别为0.92和0.93；探针depc可同时靶向溶酶体、内质网和高尔基体共三种细胞器，其相应皮尔逊共定位系数分别为0.81、0.94和0.87；探针dhdm可同时靶向细胞核、线粒体和内质网共三种细胞器，其相应皮尔逊共定位系数分别为0.80、0.83和0.89；探针dhdv可同时靶向线粒体、溶酶体、内质网和高尔基体共四种细胞器，其相应皮尔逊共定位系数分别为0.89、0.81、0.90和0.84。当细胞器内粘度增强时，四种探针能对细胞器内粘度变化做出响应，即荧光强度显著增强。由于溶酶体内为酸性环境，粘度会受到影响，这导致探针的荧光强度除了受到溶酶体内粘度变化的影响外，还会受到ph的影响，但实验结果表明粘度变化的影响要远远大于酸性环境的影响。

技术总结
本发明公布了四个具有粘度传感性质的可靶向多种细胞器的近红外荧光探针的制备方法及其在生物成像方面的应用，属于化学分析检测技术领域，其结构及检测机理为：探针对粘度具有优异的检测性能，随着粘度的增加，由于碳碳单键旋转受阻，探针最大发射峰处的荧光强度逐渐增加。荧光强度变化最明显的探针增加了约453倍，荧光量子产率也从0.051增加到了0.681。探针还可同时靶向多种细胞器，最多的可达到四种。由于极好的多细胞器定位能力，探针还可用于检测溶酶体内粘度变化。此外探针还具有低细胞毒性、良好抗干扰性和稳定性等优点，为研究粘度信号发生改变的细胞器活动提供了简单有效的工具。简单有效的工具。简单有效的工具。


技术研发人员：于明明 林雪梅 李占先 徐勐
受保护的技术使用者：郑州大学
技术研发日：2021.10.15
技术公布日：2022/4/26