一种荧光探针及其制备方法与应用

本发明涉及生物检测，具体涉及一种荧光探针及其制备方法与应用。

背景技术：

1、活性氧与多种疾病发病机制密切相关，hcio是活性氧的重要代表，免疫过程中hcio是微生物的克星，可以消灭入侵的细菌。然而，过量的hcio会导致心血管疾病、动脉硬化等。此外，极性作为生物系统中不可或缺的微环境参数，可以激活功能蛋白并触发信号传导和膜系统过程，异常的极性变化也涉及到炎症、癌症等病变生理过程的发生和发展。

2、到目前为止，有很多种检测hcio含量变化的方法，比如还原滴定、液相色谱等。这些方法往往比较复杂，并且在有机介质中的检测环境限制了对生物系统的研究。与上述方法相比，荧光探针方法在选择性、检测限和可操作性方面具有优势。然而，现有的荧光探针分别能够对活性氧、离子、ph、黏度和极性进行响应，但无法实现活性氧与极性的双响应。

技术实现思路

1、本发明提供了一种荧光探针及其制备方法与应用，本发明制备的荧光探针为双发射双靶向的比例荧光探针，对hcio和极性有良好的响应能力，417nm激发波长照射，加hcio开启响应，550nm激发波长照射，加hcio淬灭。在细胞中成像，探针靶向脂滴和线粒体，绿色通道靶向脂滴，红色和深红色通道靶向线粒体。

2、本发明的第一个目的是提供一种荧光探针，其特征在于，其结构通式为：

3、，

4、所述荧光探针的分子量为4132~4621，m与n的摩尔比为1:0.9~1.1。

5、本发明的第二个目的是提供一种上述荧光探针的制备方法，包括以下步骤：

6、以式ⅰ的2,3,3-三甲基-3h-苯并吲哚和碘乙烷为原料，加入乙醇溶解，于80℃~88℃保护气氛下，冷凝回流，发生亲核取代反应，得到式ⅱ的固体产物。

7、以环己酮和三氯氧磷为原料，加入至二氯甲烷和n,n-二甲基甲酰胺的混合溶剂中，混合，升温至60℃~70℃，发生维尔斯迈尔-哈克反应，得到式ⅲ的化合物。

8、以式ⅱ的固体产物和式ⅲ的化合物为原料，加入至正丁醇和环己烷的混合溶剂，于110℃~120℃，发生亲和加成反应，得到式ⅳ的化合物。

9、以式ⅳ的化合物和式ⅴ的硅油为原料，加入乙醇溶液，于60℃~70℃，发生取代反应，得到式ⅵ的化合物。

10、以式ⅵ的化合物和式ⅶ的2-甲酰基苯硼酸频哪醇酯为原料，加入乙醇溶液，于55℃~65℃，发生亲核加成反应，得到式ⅷ的化合物，即荧光探针，其合成路线如下：

11、，其中，式ⅴ的硅油的分子量为1600~2667，a为式ⅴ的硅油中氨基的百分含量15%~25%，m与n的摩尔比为1:0.9~1.1。

12、作为一种优选的实施方式，所述式ⅰ的2,3,3-三甲基-3h-苯并吲哚和碘乙烷的摩尔比为1:1.75~2。

13、作为一种优选的实施方式，所述环己酮和三氯氧磷的摩尔比为1:1.5~2。

14、作为一种优选的实施方式，所述式ⅱ的固体产物和式ⅲ的化合物的摩尔比为2~2.5:1。

15、作为一种优选的实施方式，所述式ⅳ的化合物和式ⅴ的硅油的质量比为1:5.5~6。

16、作为一种优选的实施方式，所述式ⅵ的化合物和式ⅶ的2-甲酰基苯硼酸频哪醇酯的质量比为1:0.517~0.8。

17、本发明的第三个目的是提供一种上述荧光探针在检测次氯酸和极性有机高分子中的应用。

18、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

19、本发明提供了一种荧光探针，在聚硅氧烷主链上接枝2-甲酰基苯基硼酸频哪醇酯，聚硅氧烷上带有孤电子对的n原子进攻2-甲酰基苯基硼酸频哪醇酯上的羰基基团上带有正电荷的c原子，完成亲核加成反应，2-甲酰基苯基硼酸频哪醇酯中的硼原子是吸电子基团，使碳原子带更多正电荷，从而促进反应进行。由于2-甲酰基苯基硼酸频哪醇酯中的硼酸酯结构易被hcio氧化，通过荧光探针分子内电荷转移机制，即ict机制，初始硼酸酯结构的给电子能力较弱，使得荧光探针的荧光处于关闭状态，加入hcio后，硼酸酯结构被氧化为具有强大给电子能力的羟基结构，促进电子转移，故荧光探针的荧光随着电荷转移的发生而开启。

20、本发明提供的荧光探针由给电子基团和吸电子基团连接构成。供体-受体的推拉电子结构导致激发态电子从给电子基团转移到吸电子基团的过程中伴随着荧光发射。荧光探针分子被激发的瞬间，激发态电子处于比平衡状态更高的能量状态，此时，高极性溶剂可以稳定激发态分子。在这个过程中，溶剂极性越大，稳定荧光分子的能力越强，探针的发射波长产生红移现象。同时，在荧光分子发光过程中，因为振动弛豫现象会使得能量有所损耗，使得荧光强度下降。溶剂化效应可以影响分子的振动弛豫。在本发明中，在中等的极性溶剂中，溶剂化效应最强，弛豫会被抑制，损耗的能量降低，荧光强度增强。由于2-甲酰基苯基硼酸频哪醇酯中存在与醛基相邻的硼原子这一吸电子基团，采用吸电子基团修饰聚硅氧烷，从而显着提高ict效应和荧光探针对极性的响应灵敏度。

技术特征：

1.一种荧光探针，其特征在于，其结构通式为：，所述荧光探针的分子量为4132~4621，m与n的摩尔比为1:0.9~1.1。

2.一种权利要求1所述的荧光探针的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的荧光探针的制备方法，其特征在于，所述式ⅰ的2,3,3-三甲基-3h-苯并吲哚和碘乙烷的摩尔比为1:1.75~2。

4.根据权利要求2所述的荧光探针的制备方法，其特征在于，所述环己酮和三氯氧磷的摩尔比为1:1.5~2。

5.根据权利要求2所述的荧光探针的制备方法，其特征在于，所述式ⅱ的固体产物和式ⅲ的化合物的摩尔比为2~2.5:1。

6.根据权利要求2所述的荧光探针的制备方法，其特征在于，所述式ⅳ的化合物和式ⅴ的硅油的质量比为1:5.5~6。

7.根据权利要求2所述的荧光探针的制备方法，其特征在于，所述式ⅵ的化合物和式ⅶ的2-甲酰基苯硼酸频哪醇酯的质量比为1:0.517~0.8。

8.一种权利要求1所述的荧光探针在检测次氯酸和极性有机高分子中的应用。

技术总结本发明公开了一种荧光探针及其制备方法与应用，属于生物检测技术领域，本发明在聚硅氧烷主链上接枝2‑甲酰基苯基硼酸频哪醇酯，由于2‑甲酰基苯基硼酸频哪醇酯中的硼酸酯结构易被HCIO氧化，通过荧光探针分子内电荷转移机制，初始硼酸酯结构的给电子能力较弱，使得荧光探针的荧光处于关闭状态，加入HCIO后，硼酸酯结构被氧化为具有强大给电子能力的羟基结构，促进电子转移，故荧光探针的荧光随着电荷转移的发生而开启。由于2‑甲酰基苯基硼酸频哪醇酯中存在与醛基相邻的硼原子这一吸电子基团，采用吸电子基团修饰聚硅氧烷，从而显著提高ICT效应和荧光探针对极性的响应灵敏度。技术研发人员：左育静,孙呈呈,勾志明受保护的技术使用者：济南大学技术研发日：技术公布日：2025/1/13