一种水溶性近红外二区化学发光大分子荧光探针及其制备方法和应用

本发明属于两亲性荧光染料，具体涉及一种水溶性近红外二区化学发光大分子荧光探针及其制备方法和应用。

背景技术：

1、触发激活型光学传感已成为疾病诊断和生物分析不可或缺的技术。化学发光(cl)检测依赖于化学反应形成的发射激发态，而不依赖外部光激发，从而有效减弱外置光源激发所引起的自发荧光和散射。因此，化学发光相比于传统的需要外界激发光源的荧光成像技术而言，表现出更高的灵敏度、毫米深度的分辨率和超高的成像信噪比。

2、然而，目前开发的化学发光探针通常位于400-650nm的可见光区域，其分辨率和穿透深度较低，限制了它们在活体内的进一步应用。而650-900nm的近红外nir-i和900 -1700nm的nir-ii区域的光学成像由于能够减弱组织的自发荧光干扰和背景散射，从而表现出更高的空间分辨率和更深的组织穿透深度而备受关注。

3、虽然现有技术中已经报道了一些近红外化学发光纳米探针，但是大多数近红外化学发光纳米探针是基于化学发光供体和荧光团受体之间的分子间化学发光共振能量转移(cret)效应。例如angew.chem.int.ed.,2020,59,18380–18385，报道了一种nir-ii化学发光纳米探针，通过将化学供体和两种染料受体组装成纳米探针，然后采用连续的化学发光共振能量转移和荧光能量共振转移实现化学能向nir-ii化学发射的转移。由于涉及了多步能量转移，导致分子间能量转换效率较低，进而导致nir-ii化学发光强度降低，此外，嵌入纳米颗粒中的探针在接近靶分子方面也可能存在困难。且这些探针普遍具有很强的疏水性，需要使用脂质体或者两亲性嵌段聚合物负载进行制备后才可以成为在水中使用的材料(pnas,120(8),e2205186120)，但物理负载染料在血液循环过程中容易泄露，稳定性差。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供了一种水溶性近红外二区化学发光大分子荧光探针及其制备方法和应用，通过共价连接化学发光供体和nir-ii荧光团受体开发出了单分子nir化学发光探针，并赋予了探针水溶性，使其具备了近红外二区化学发光和水溶性的特性，可在活体炎症模型中进行高信噪比成像。

2、本发明采取的技术方案如下：

3、一种水溶性近红外二区化学发光大分子荧光探针，所述水溶性近红外二区化学发光大分子荧光探针的结构式为：

4、其中，n取10以上的整数。

5、本发明还提供了所述水溶性近红外二区化学发光大分子荧光探针的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

6、(1)制备双官能度的叠氮修饰的四苯基锌卟啉，所述双官能度的叠氮修饰的四苯基锌卟啉的结构式为：

7、(2)制备氮杂氟硼荧类化合物，所述氮杂氟硼荧类化合物的结构式为：

8、

9、(3)制备炔基修饰的鲁米诺类化合物，所述结构式为：

10、(4)将双官能度的叠氮修饰的四苯基锌卟啉与氮杂氟硼荧类化合物按1:1的摩尔比，以碘化亚铜和n,n-二异丙基乙胺为催化剂，进行点击化学反应，得到中间产物a；所述中间产物a的结构式为：

11、

12、(5)将中间产物a与鲁米洛类化合物按1:1～1.2的摩尔比，以碘化亚铜和n,n-二异丙基乙胺为催化剂，进行点击化学反应，得到中间产物b；所述中间产物b的结构式为：

13、(6)将中间产物b与寡聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯按1:10～150的摩尔比，以溴化亚铜和五甲基二乙烯三胺为催化剂，70～75℃聚合反应5～7h，得到所述水溶性近红外二区化学发光大分子荧光探针。

14、步骤(4)中，碘化亚铜与n,n-二异丙基乙胺的摩尔比为1:1；双官能度的叠氮修饰的四苯基锌卟啉与催化剂的摩尔比为1:1。

15、步骤(5)中，碘化亚铜与n,n-二异丙基乙胺的摩尔比为1:1；中间产物a与催化剂的摩尔比为1:1。

16、步骤(4)和步骤(5)中，反应溶剂为二氯甲烷。

17、步骤(4)和步骤(5)中，所述点击化学反应的条件为：室温反应6～8h。

18、步骤(6)中，溴化亚铜与五甲基二乙烯三胺的摩尔比为1:1；中间产物b与催化剂的摩尔比为1:1。

19、本发明还提供了所述水溶性近红外二区化学发光大分子荧光探针在制备活体成像用探针中的应用。

20、本发明提供的水溶性近红外二区化学发光大分子荧光探针，在四苯基锌卟啉的两端分别共价连接上鲁米诺类化合物和氮杂氟硼荧类化合物，鲁米诺类化合物的化学发光通过四苯基锌卟啉传递到氮杂氟硼荧类化合物上，通过两步的分子内的能量传递从而实现近红外二区的化学发光。同时，通过原子转移自由基聚合在该荧光团上聚合了亲水寡聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯，从而得到水溶性的近红外二区化学发光大分子荧光探针。

21、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

22、本发明提供的水溶性近红外二区化学发光大分子荧光探针的结构新颖，且制备方法简单，制备得到的产物产率高。无需使用外界激发光源而可直接对炎症部位进行活体成像，比荧光成像具有更高的信噪比。

技术特征：

1.一种水溶性近红外二区化学发光大分子荧光探针，其特征在于，所述水溶性近红外二区化学发光大分子荧光探针的结构式为：

2.如权利要求1所述的水溶性近红外二区化学发光大分子荧光探针的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，碘化亚铜与n,n-二异丙基乙胺的摩尔比为1:1；双官能度的叠氮修饰的四苯基锌卟啉与催化剂的摩尔比为1:1。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(5)中，碘化亚铜与n,n-二异丙基乙胺的摩尔比为1:1；中间产物a与催化剂的摩尔比为1:1。

5.根据权利要求2-4任意一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)和步骤(5)中，反应溶剂为二氯甲烷。

6.根据权利要求2-4任意一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)和步骤(5)中，所述点击化学反应的条件为：室温反应6～8h。

7.根据权利要求2-4任意一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(6)中，溴化亚铜与五甲基二乙烯三胺的摩尔比为1:1。

8.根据权利要求2-4任意一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(6)中，中间产物b与催化剂的摩尔比为1:1。

9.如权利要求1所述的水溶性近红外二区化学发光大分子荧光探针在活体成像用探针中的应用。

技术总结本发明公开了一种水溶性近红外二区化学发光大分子荧光探针及其制备方法和应用，在四苯基锌卟啉的两端分别共价连接上鲁米诺类化合物和氮杂氟硼荧类化合物，鲁米诺类化合物的化学发光通过四苯基锌卟啉传递到氮杂氟硼荧类化合物上，通过两步的分子内的能量传递从而实现近红外二区的化学发光。同时，通过原子转移自由基聚合在该荧光团上聚合了亲水寡聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯，从而得到水溶性的近红外二区化学发光大分子荧光探针，其结构新颖，且制备方法简单，制备得到的产物产率高，在活体成像时，无需使用外界激发光源而可直接成像，具有更高的成像信噪比。技术研发人员：姚陈志,徐士林,高峰受保护的技术使用者：安徽师范大学技术研发日：技术公布日：2024/10/10