本發(fā)明涉及熒光標(biāo)記，尤其涉及一種對細(xì)胞成像的熒光探針及其合成方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、作為一種亞細(xì)胞器，線粒體在許多細(xì)胞過程中起著至關(guān)重要的作用，例如新陳代謝和細(xì)胞凋亡。作為細(xì)胞的能源工廠，線粒體主要通過氧化磷酸化提供生命所需的atp。此外，細(xì)胞凋亡的內(nèi)源性途徑主要由細(xì)胞色素c釋放激活的caspase蛋白觸發(fā)，這是線粒體外膜通透性變化的結(jié)果。正因為諸多的細(xì)胞活動與線粒體密切相關(guān)，許多與線粒體代謝紊亂的疾病病理在最近的幾十年陸續(xù)被發(fā)現(xiàn)，并且線粒體也成為關(guān)鍵治療靶點。例如，抑制線粒體呼吸可能會限制對癌細(xì)胞的能量供給。因此，對線粒體在細(xì)胞中的定位和分布情況有著重要意義。

2、熒光探針是在紫外-可見-近紅外區(qū)有特征熒光，并且其熒光性質(zhì)（激發(fā)和發(fā)射波長、強度、壽命、偏振等）可隨所處環(huán)境的性質(zhì)，如極性、折射率、粘度等改變而靈敏地改變的一類熒光性分子。熒光探針通常是由熒光基團(tuán)、識別基團(tuán)以及連接基團(tuán)三部分組成。通過連接基團(tuán)將熒光基團(tuán)和識別基團(tuán)組裝成為探針，利用識別基團(tuán)與被測物質(zhì)的特異性反應(yīng)實現(xiàn)熒光信號變化。

3、近年來，熒光探針在科學(xué)研究和工業(yè)應(yīng)用中扮演這至關(guān)重要的角色。由于熒光探針能夠檢測到極低濃度的物質(zhì)，同時保持高度的選擇性和特異性，這使得熒光探針可用于研究細(xì)胞分子內(nèi)部的作用機制，開發(fā)新型分子探針和生物成像技術(shù)。并且在藥物分析、環(huán)境分析和食品安全檢測中都能提供準(zhǔn)確的檢測和分析?？傊?，熒光探針作為一種高效的分析工具，不僅在科學(xué)研究中發(fā)揮著不可替代的作用，也在工業(yè)和醫(yī)療領(lǐng)域提供了強大的技術(shù)支持。

4、現(xiàn)在商品化的線粒體靶向探針大多數(shù)是親脂性和陽離子性的，其在線粒體基質(zhì)內(nèi)累積而產(chǎn)生的毒性是最主要的缺點之一。較窄斯托克斯位移導(dǎo)致的自猝滅現(xiàn)象和光譜重疊問題也限制了熒光探針的實際應(yīng)用（如羅丹明123、jc-1的斯托克斯位移均小于30?nm）。

5、近年來，用于檢測各種被測物的熒光探針被相繼的設(shè)計出來，所使用的熒光團(tuán)種類繁多，其中?2-（2′-羥基苯基）苯并噻唑由于具有較強的光穩(wěn)定性、較大的斯托克斯位移和較高的量子產(chǎn)率受到了廣泛的關(guān)注。然而，現(xiàn)有的2-苯基苯并惡唑的不足之處在于其發(fā)射和吸收波長短，沒有取代的2-苯基苯并惡唑的吸收和發(fā)射波長低于365nm，在細(xì)胞成像中短波長發(fā)射的探針對細(xì)胞的損傷大。此外2-苯基苯并惡唑大多利用激發(fā)態(tài)分子內(nèi)質(zhì)子轉(zhuǎn)移（esipt）過程顯示熒光，其不足之處為質(zhì)子性溶劑中的esipt過程易受溶質(zhì)-溶劑分子間氫鍵影響，其在水溶液中質(zhì)子轉(zhuǎn)移能力比較弱，不利于活體細(xì)胞內(nèi)的檢測。

6、因此，開發(fā)一類可以簡單合成靶向線粒體的小分子熒光探針有著重要意義。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種對細(xì)胞成像的熒光探針及其合成方法和應(yīng)用，本發(fā)明的熒光探針可以靶向線粒體熒光成像，也有潛在其他細(xì)胞器成像的應(yīng)用。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

3、一種對細(xì)胞成像的熒光探針，所述的熒光探針為式（i）所示結(jié)構(gòu)的化合物：

4、；

5、式中，r1、r2、r3基團(tuán)各自獨立地為氫、取代或未取代的烷基、取代或未取代的芳基或取代或未取代的雜芳基；

6、x基團(tuán)為o、s或nh；

7、y基團(tuán)為o、s或n；

8、z基團(tuán)為o、s或n；

9、ar基團(tuán)為取代或未取代的芳基或雜芳基。

10、優(yōu)選的，r1、r2基團(tuán)各自獨立地為氫、取代或未取代的烷基、取代或未取代的芳基或取代或未取代的雜芳基；

11、r3為。

12、優(yōu)選的，x基團(tuán)為o；

13、y基團(tuán)為n；

14、z基團(tuán)為o、s或n。

15、優(yōu)選的，ar基團(tuán)選自：

16、。

17、優(yōu)選的，所述的熒光探針為式（i-1）、式（i-2）或式（i-3）所示結(jié)構(gòu)的化合物：

18、。

19、本發(fā)明還提供了所述的熒光探針在活細(xì)胞內(nèi)線粒體熒光顯微成像中的應(yīng)用。

20、熒光探針為式（i-1）所示結(jié)構(gòu)的化合物，激發(fā)波長為453?nm，發(fā)射波長為524?nm。

21、熒光探針為式（i-2）所示結(jié)構(gòu)的化合物，激發(fā)波長為466?nm，發(fā)射波長為616?nm。

22、熒光探針為式（i-3）所示結(jié)構(gòu)的化合物，激發(fā)波長為440?nm，發(fā)射波長為495nm。

23、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：

24、本發(fā)明的方法可以使原2-苯基苯并惡唑的吸收和發(fā)射波長明顯紅移。

25、本發(fā)明的方法具有原料簡單易得、反應(yīng)條件溫和、底物適用性廣等優(yōu)點，符合發(fā)展綠色環(huán)境友好化學(xué)的要求。

26、本發(fā)明的小分子熒光探針相對于傳統(tǒng)熒光染料(如熒光素，羅丹明，花菁素)的斯托克斯位移更大，選擇不同的芳香環(huán)甲胺，可明顯改變激發(fā)的發(fā)射波長，對小分子熒光染料有重大意義。

技術(shù)特征：

1.一種對細(xì)胞成像的熒光探針，其特征在于，所述的熒光探針為式（i）所示結(jié)構(gòu)的化合物：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對細(xì)胞成像的熒光探針，其特征在于，r1、r2基團(tuán)各自獨立地為氫、取代或未取代的烷基、取代或未取代的芳基或取代或未取代的雜芳基；

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對細(xì)胞成像的熒光探針，其特征在于，x基團(tuán)為o；

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對細(xì)胞成像的熒光探針，其特征在于，ar基團(tuán)選自：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對細(xì)胞成像的熒光探針，其特征在于，所述的熒光探針為式（i-1）、式（i-2）或式（i-3）所示結(jié)構(gòu)的化合物：

6.一種權(quán)利要求1-5任一項所述的熒光探針在活細(xì)胞內(nèi)線粒體熒光顯微成像中的應(yīng)用。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的應(yīng)用，其特征在于，熒光探針為式（i-1）所示結(jié)構(gòu)的化合物，激發(fā)波長為453?nm，發(fā)射波長為524?nm；

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的應(yīng)用，其特征在于，熒光探針為式（i-2）所示結(jié)構(gòu)的化合物，激發(fā)波長為466?nm，發(fā)射波長為616?nm；

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的應(yīng)用，其特征在于，熒光探針為式（i-3）所示結(jié)構(gòu)的化合物，激發(fā)波長為440?nm，發(fā)射波長為495?nm；

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種對細(xì)胞成像的熒光探針及其合成方法和應(yīng)用，所述的熒光探針為式（I）所示結(jié)構(gòu)的化合物；式中，R<subgt;1</subgt;、R<subgt;2</subgt;、R<subgt;3</subgt;基團(tuán)各自獨立地為氫、取代或未取代的烷基、取代或未取代的芳基或取代或未取代的雜芳基；X基團(tuán)為O、S或NH；Y基團(tuán)為O、S或N；Z基團(tuán)為O、S或N；Ar基團(tuán)為取代或未取代的芳基或雜芳基。本發(fā)明的熒光探針可以靶向線粒體熒光成像，也有潛在其他細(xì)胞器成像的應(yīng)用。

技術(shù)研發(fā)人員：張夏衡,陳小平,崔建文
受保護(hù)的技術(shù)使用者：國科大杭州高等研究院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9