一种荧光探针化合物、其制备方法与应用

本发明属于小分子检测的生物质功能材料，具体涉及一种荧光探针化合物、其制备方法以及其在可视化检测尿酸方面的应用。

背景技术：

1、尿酸是嘌呤核苷酸在人体内代谢的主要终产物，在人体内多种生物学功能中发挥重要作用。健康人血液中尿酸浓度约为120～450μm，唾液中尿酸浓度为100-250μm。多项研究表明，唾液中尿酸水平与血清/血浆之间存在显著的线性相关关系。唾液中尿酸的测定对于与异常的尿酸水平相关的疾病的诊断和治疗至关重要。唾液中异常的尿酸水平是许多临床疾病的指标，高尿酸血症会导致痛风、高尿酸血症、高血压、冠心病、2型糖尿病、肾功能障碍和代谢综合征等。低尿酸水平也会导致多种疾病，如肝病、范可尼综合征、肾小管紊乱、癌症、帕金森病等。并且有报告显示，低嘌呤饮食可以将痛风和高尿酸血症的风险降至最低。肉类和鱼类食品中嘌呤的高含量会导致痛风的机会增加。此外，昆虫对蛋白质含量高的谷物和豆类的侵扰导致尿酸水平显著增加，被尿酸污染的食物对人类任何形式的食用都是危险的。鉴于尿酸与各种疾病、疾病和健康行为的广泛关联，对尿酸的非侵入性检测在生物行为健康和临床研究中将特别有用。

2、灵敏、准确地测定尿酸在疾病筛查和生理研究等方面具有重要意义。目前，尿酸的检测主要通过血液或尿液样本进行，常用的尿酸检测方法依赖尿酸酶，且大多需要复杂的样品前处理，昂贵的检测设备和定点检测。荧光探针具有检测准确、灵敏度高、反应速度快等优点，并且有机探针具有优异的生物相容性、强烈的结构可改性和相对较低的毒性，可用于监测食品、环境和生物样品中微量成分。在一定波长的激发下，荧光团通过与识别基团特异性结合而发出并表现出不同的荧光强度变化，从而定量检测不同分析物，能够很大程度上提高检测的灵敏度和特异性，但现有的有机荧光分子由于受聚集诱导猝灭的限制，导致制作出的荧光探针难以直接应用于尿酸检测中。

技术实现思路

1、针对上述现有的技术问题，本发明提供一种用于尿酸检测的荧光探针化合物、其制备方法与应用，克服了传统有机荧光分子用于受聚集诱导猝灭的限制，基于荧光探针化合物制备的荧光探针可对尿酸做出响应。

2、本发明通过以下技术方案实现：

3、本发明的第一目的是提出一种荧光探针化合物，其特征在于，结构式为

4、

5、本发明的第二目的是提出制备前述荧光探针化合物的方法，包含以下步骤：

6、步骤1，将一水合肼加入1,8-萘二甲酸酐的甲醇溶液中制得混合液，搅拌混合液并回流加热，反应结束后冷却并过滤沉淀物，清洗沉淀物后真空干燥，得到淡黄色固体化合物1；

7、其中，步骤1中一水合肼与1,8-萘二甲酸酐的摩尔比优选为1:1。

8、优选地，步骤1中回流加热的温度为45-60℃，反应时间为2-3h，用甲醇清洗过滤物后，将过滤物在35～40℃真空环境干燥8～9h。

9、优选地，步骤1反应过程中使用薄层色谱板监测反应进行的程度，以二氯甲烷和甲醇体积比为50:1的混合溶剂做展开剂，直至两个原料点消失即停止步骤1中反应。

10、步骤2，将化合物1和三乙胺溶于二氯甲烷中，向其中滴加氯乙酰氯后进行回流，反应结束后，过滤得到反应液；用饱和碳酸氢钠溶液淬灭过滤后的反应液，再用二氯甲烷萃取，再经层析得到浅灰色固体化合物2；

11、优选地，步骤2中化合物1、三乙胺和氯乙酰氯的摩尔比为1:(2～4):(1～2)。

12、进一步优选地，步骤2中采用洗脱剂为二氯甲烷:甲醇＝100:(0～1)的硅胶柱进行层析。

13、优选地，步骤2中以二氯甲烷和甲醇体积比为50:1的混合溶剂做展开剂，使用薄层色谱板监测反应进行的程度，直至化合物1和三乙胺的检测点消失即停止反应。

14、步骤3，将化合物2与n,n,n’,n’-四甲基-1,3-丙二胺混合，溶于乙腈，回流后将反应物过滤得到沉淀物，洗涤沉淀物并真空干燥，即得到所述荧光探针化合物。

15、优选地，步骤3中化合物2与n,n,n’,n’-四甲基-1,3-丙二胺的摩尔比为2:1。

16、优选地，步骤3中回流温度为75～80℃，回流时间是12～13h；采用乙酸乙酯洗涤沉淀物，将沉淀物在35～40℃下真空干燥8h。

17、优选地，步骤3中以二氯甲烷和甲醇体积比为50:1的混合溶剂做展开剂，使用薄层色谱板监测反应进行的程度，直至化合物2与n,n,n’,n’-四甲基-1,3-丙二胺的检测点消失即停止反应。

18、萘酰亚胺具有高电子亲和力，良好的载流子迁移率、n-亚胺位点与尿酸受体结合，形成荧光探针化合物。

19、该荧光探针化合物与尿酸形成静电缔合络合物，络合物最高占有轨道与最低空轨道之间的能隙比化合物单独存在时的能隙低，以络合物的形式存在更稳定，萘酰亚胺萤光团具有良好的聚集诱导发光性质(aggregation-induced emission,aie)。

20、本发明的第三目的是公开了该荧光探针化合物在检测尿酸中的应用，将前述的荧光探针化合物与亚甲基砜-水体系混合，该荧光探针化合物在该体系中进行自组装，形成荧光纳米颗粒，该亚甲基砜-水体系中亚甲基砜的浓度从0％～100％。

21、进一步地，将荧光探针战略性地装载到商用纤维素衍生滤纸上，以构建生物质纸基荧光材料。即使用该荧光纳米颗粒或荧光探针化合物制备荧光纳米探针：将滤纸浸泡于该荧光纳米颗粒的亚甲基砜-水溶液中，水含量为0％～100％。使该荧光探针化合物或该荧光纳米颗粒均匀吸附在滤纸上，即可制成可视化检测尿酸荧光探针。

22、与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

23、本发明提供一种荧光探针化合物，利用萘酰亚胺独特的光物理性质，在其中引入尿酸响应特异性基团，使得合成的化合物在尿酸存在时发生荧光信号的改变。该化合物在溶液中自组装为纳米荧光颗粒，荧光强度随着水含量增加逐渐增强，表现出了良好的聚集诱导发光性质，能解决传统荧光分子在聚集态时荧光淬灭的现象，对尿酸表现出良好的选择性响应。

24、进一步地，将该纳米荧光颗粒负载于探针基体，也能表现出良好的荧光性质，通过识别探针荧光的信号改变即可实现尿酸浓度的有效检测，可用于制备固态检测材料实现尿酸浓度的有效检测，无需使用特定监测设备进行定点检测，操作简便、响应特异性好、响应速度快。本发明提出的荧光探针化合物的制备方法简单，制备条件温和。

技术特征：

1.一种荧光探针化合物，其特征在于，结构式为

2.一种制备如权利要求1所述的荧光探针化合物的方法，其特征在于，包含以下步骤：

3.如权利要求2所述的荧光探针化合物的制备方法，其特征在于，所述步骤1中一水合肼与1,8-萘二甲酸酐的摩尔比为1:1。

4.如权利要求2所述的荧光探针化合物的制备方法，其特征在于，所述步骤1中回流加热的温度为45～60℃，反应时间为2～3h，用甲醇清洗过滤物后，将过滤物在35～40℃真空环境干燥8～9h。

5.如权利要求2所述的荧光探针化合物的制备方法，其特征在于，所述步骤2中化合物1、三乙胺和氯乙酰氯的摩尔比为1:(2～4):(1～2)。

6.如权利要求2所述的荧光探针化合物的制备方法，其特征在于，所述步骤2中用饱和碳酸氢钠溶液淬灭过滤后的反应液，再用二氯甲烷萃取，采用二氯甲烷:甲醇＝100:(0～1)为洗脱剂的硅胶柱进行层析。

7.如权利要求2所述的荧光探针化合物的制备方法，其特征在于，所述步骤3中化合物2与n,n,n’,n’-四甲基-1,3-丙二胺的摩尔比为2:1。

8.如权利要求2所述的荧光探针化合物的制备方法，其特征在于，所述步骤3中回流温度为75～80℃，回流时间是12～13h；采用乙酸乙酯洗涤沉淀物，将沉淀物在35～40℃下真空干燥8～9h。

9.一种荧光探针化合物在检测尿酸中的应用，其特征在于，将如权利要求1所述的荧光探针化合物与亚甲基砜-水体系混合，并自组装形成荧光纳米颗粒，该亚甲基砜-水体系中亚甲基砜的浓度从0％～100％。

10.一种如权利要求9所述的荧光探针化合物在检测尿酸中的应用，其特征在于，将所述荧光纳米颗粒或所述荧光探针化合物均匀吸附在滤纸上，制成可视化检测尿酸的荧光探针。

技术总结本发明提出一种荧光探针化合物，其制备方法以及在检测尿酸浓度方面的应用，本发明提出的荧光探针化合物结构式为该荧光探针化合物具有聚集诱导发光性质，基于该荧光探针化合物制备的显色纸可对不同浓度的尿酸做出响应，可实现对尿酸的快速、实时检测。技术研发人员：姜慧娥,张倩,李志健,刘新华,陈立娟,杨凤倩,张嘉敏,张博受保护的技术使用者：陕西科技大学技术研发日：技术公布日：2024/11/18