8-羥基喹啉-7-醛縮氨基硫脲化合物在鎘離子和鋅離子熒光探針中的應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明屬于光分析檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及8-羥基喹啉-7-醛縮氨基硫脲化合物 在鎘離子和鋅離子熒光探針中的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 金屬在生物體內(nèi)多以離子的形式存在，多種多樣的金屬離子對(duì)生物體內(nèi)的生命活 動(dòng)起著促進(jìn)或者阻礙的作用。因此，如何檢測(cè)環(huán)境中和生物體內(nèi)的金屬離子對(duì)環(huán)境科學(xué)、醫(yī) 學(xué)和人們的健康等都有非常重要的意義。在現(xiàn)有的各種檢測(cè)手段中，由于熒光離子化學(xué)傳 感器具有操作簡(jiǎn)便、靈敏度高和價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，為金屬離子的檢測(cè)提供了一條更好的途 徑。
[0003] 鋅離子在自然環(huán)境中是含量處于第二位的過(guò)渡金屬離子，Zn2+被認(rèn)為是在細(xì)胞構(gòu) 建以及生理功能調(diào)節(jié)中扮演著重要角色的離子。另外，在DNA合成、基因表達(dá)以及離子通道 的研究過(guò)程中，Zn2+同樣起著重要作用。近年來(lái)，開發(fā)新型的離子熒光探針用于檢測(cè)和觀察 Zn2+在環(huán)境學(xué)和生物學(xué)上的作用已成為人們研究的熱點(diǎn)。各種類型的Zn2+熒光化學(xué)傳感器 被設(shè)計(jì)和合成出來(lái)，它們?cè)诃h(huán)境檢測(cè)和生理檢測(cè)中起到了越來(lái)越多的應(yīng)用。
[0004] 鎘（Cd)是分布在地球表面的一種天然存在的金屬元素，主要是以氧化鎘、氯化鎘、 硫酸鎘或硫化物的形式存在于礦物中。土壤、巖石，包括煤礦和無(wú)機(jī)肥料都含有一定量的 鎘。由于鎘有較大的迀移性，在土壤和農(nóng)作物中的鎘含量相對(duì)比較高。鎘的吸收比較困難， 但是鎘的攝入會(huì)導(dǎo)致鐵或鈣的缺乏。鎘在體內(nèi)不代謝轉(zhuǎn)換，它在體內(nèi)的穩(wěn)定態(tài)是和一些蛋 白質(zhì)中陰離子結(jié)合，特別是和巰基的結(jié)合常數(shù)比較大。目前許多研究表明，即使鎘含量較低 時(shí)也可以導(dǎo)致很多疾病。鎘離子對(duì)環(huán)境的危害已經(jīng)引起人們的高度重視，我國(guó)最近幾年突 發(fā)的重金屬污染事故多是鎘污染，已經(jīng)對(duì)我國(guó)的生態(tài)環(huán)境和人們的健康造成嚴(yán)重的威脅， 因此開發(fā)檢測(cè)環(huán)境中和生物體內(nèi)的鎘離子的新途徑具有重要的意義和應(yīng)用價(jià)值。
[0005] 近年來(lái)，喹啉衍生物熒光傳感器的研究發(fā)展迅速，它們己經(jīng)在細(xì)胞內(nèi)金屬離子的 定量分析和檢測(cè)中顯示出強(qiáng)大的應(yīng)用潛力和前景。設(shè)計(jì)、合成同時(shí)具有高選擇性和靈敏度、 高親和力、良好膜滲透性和水溶性的喹啉衍生物熒光探針仍將是熒光檢測(cè)領(lǐng)域研究的熱 點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于提供8-羥基喹啉-7-醛縮氨基硫脲化合物的新用途，即在鎘離 子和鋅離子熒光探針中的應(yīng)用。
[0007] 本發(fā)明涉及8-羥基喹啉-7-醛縮氨基硫脲化合物作為鎘離子和鋅離子熒光探針 的應(yīng)用，其中8-羥基喹啉-7-醛縮氨基硫脲化合物的化學(xué)式為
[0008] 本發(fā)明所述的8-羥基喹啉-7-醛縮氨基硫脲化合物的具體合成步驟為： 將0. 5_〇1 8-羥基喹啉-7-醛加入反應(yīng)容器中，再加入5mL水，攪拌混合均勻后加入 0. 55mmol取代氨基硫脲，然后加入ImL PEG-400作為相轉(zhuǎn)移催化劑，攪拌混合均勾后置于 微波反應(yīng)儀中，設(shè)置微波功率600W，控溫80 °C，攪拌反應(yīng)直至TLC監(jiān)控反應(yīng)完全后得到粗產(chǎn) 物，粗產(chǎn)物經(jīng)抽濾、水洗和真空干燥后得到目標(biāo)產(chǎn)物8-羥基喹啉-7-醛縮氨基硫脲化合物， 具體合成路線為：
[0009] 本發(fā)明所述的8-羥基喹啉-7-醛縮氨基硫脲化合物作為鎘離子和鋅離子熒光探 針的應(yīng)用，其特征在于8-羥基喹啉-7-醛縮氨基硫脲化合物作為鎘離子熒光探針的具體應(yīng) 用過(guò)程為： (1) 在多個(gè)IOmL的比色管中分別加入ImL 4-羥乙基哌嗪乙磺酸緩沖溶液，再分別加入 0.0 lmL摩爾濃度為I. 0 X 10 3mol/L的8-羥基喹啉-7-醛縮氨基硫脲的DMF-H2O溶液，然后 分別加入不同濃度的鎘離子標(biāo)準(zhǔn)溶液，用去離子水定容至10mL，搖勻后測(cè)定各溶液的熒光 強(qiáng)度，確定熒光強(qiáng)度與鎘離子濃度的定量關(guān)系并制作標(biāo)準(zhǔn)曲線； (2) 在IOmL的比色管中加入ImL 4-羥乙基哌嗪乙磺酸緩沖溶液，再加入0.0 lmL摩爾 濃度為I. 〇 X 10 3mol/L的8-羥基喹啉-7-醛縮氨基硫脲的DMF-H2O溶液，然后加入待測(cè)溶 液，用去離子水定容至10mL，搖勻后測(cè)定待測(cè)溶液的熒光強(qiáng)度，根據(jù)熒光強(qiáng)度與鎘離子濃度 濃度的定量關(guān)系確定待測(cè)溶液中鎘離子的濃度； 所述的4-羥乙基哌嗪乙磺酸緩沖溶液的pH=7. 0,所述的DMF-H2O溶劑中DMF與H2O的 體積比為1:99,所述的熒光強(qiáng)度測(cè)定條件為激發(fā)狹縫5nm，發(fā)射狹縫5nm，激發(fā)波長(zhǎng)362nm， 發(fā)射波長(zhǎng)468nm〇
[0010] 本發(fā)明所述的8-羥基喹啉-7-醛縮氨基硫脲化合物作為熒光探針在細(xì)胞內(nèi)滲透 性好，與鎘離子和鋅離子的熒光響應(yīng)快速，能夠較好地用于細(xì)胞內(nèi)鎘離子和鋅離子檢測(cè)的 化學(xué)傳感器。
【附圖說(shuō)明】
[0011] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例1中空白樣品的熒光強(qiáng)度隨混合體系pH的變化曲線； 圖2是本發(fā)明實(shí)施例1中空白樣品加入鎘離子后混合體系的熒光強(qiáng)度增加值Λ F隨混 合作用時(shí)間的變化曲線，其中Λ F=F- F。，F(xiàn)。為空白樣品的熒光強(qiáng)度，F(xiàn)為加入鎘離子后混合 體系的焚光強(qiáng)度； 圖3是本發(fā)明實(shí)施例2中不同濃度的鎘離子溶液的熒光吸收強(qiáng)度的線性回歸曲線； 圖4是本發(fā)明實(shí)施例3中不同金屬離子加入探針分子KSN標(biāo)配溶液的熒光吸收光譜 圖； 圖5是本發(fā)明實(shí)施例4中熒光強(qiáng)度的變化值隨鎘離子與探針分子KSN摩爾配比的變化 曲線； 圖6是本發(fā)明實(shí)施例5中MDCK細(xì)胞經(jīng)探針分子KSN孵育后加入鋅離子后動(dòng)態(tài)掃描過(guò) 程圖像； 圖7是本發(fā)明實(shí)施例5中MDCK細(xì)胞的亮場(chǎng)熒光圖像和加入鋅離子37sec后的熒光圖 像對(duì)比。
【具體實(shí)施方式】
[0012] 以下通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的上述內(nèi)容做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，但不應(yīng)該將此理解為本 發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實(shí)施例，凡基于本發(fā)明上述內(nèi)容實(shí)現(xiàn)的技術(shù)均屬于本發(fā) 明的范圍。
[0013] 實(shí)施例1 實(shí)驗(yàn)條件的優(yōu)化 1、探針分子濃度的選擇 增加探針分子KSN的濃度能增大吸光度和熒光強(qiáng)度，利于提高測(cè)定金屬離子的選擇性 和標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性范圍。但當(dāng)濃度太高時(shí)，空白的熒光強(qiáng)度也會(huì)隨著探針分子KSN濃度的 增加而增大，濃度太低則加入離子后難以檢出熒光吸收峰，考慮到方法的靈敏度和線性范 圍，探針分子KSN的濃度選擇為I. 0 X 10 3mol/L。
[0014] 2、緩沖溶液的選擇 在IOmL的比色管中加入ImL 4-羥乙基哌嗪乙磺酸緩沖溶液，再加入0.0 lmL摩爾濃度 為I. 0 X 10 3mol/L的8-羥基喹啉-7-醛縮氨基硫脲的DMF-H2O溶液，然后用去離子水定容 至IOmL配制成空白樣品。
[0015] 在不同的緩沖體系如 KCl-HCl、HAc-NaAc、Na2HP04-NaH2P0 4、NaHC03-Na2C03S4- - 乙基哌嗪乙磺酸下調(diào)整不同的pH值，來(lái)考察空白樣品的熒光光譜，熒光強(qiáng)度測(cè)定條件為激 發(fā)狹縫5nm，發(fā)射狹縫5nm，激發(fā)波長(zhǎng)362nm，發(fā)現(xiàn)隨著pH值的增加，探針分子KSN的熒光發(fā) 射峰的強(qiáng)度先是逐漸增加，到7. 6以后則逐漸下降，pH值增大到8. 0以后熒光強(qiáng)度降幅明 顯增大。考慮到將要考察探針分子在生物細(xì)胞內(nèi)的應(yīng)用，所以實(shí)驗(yàn)選擇了生理?xiàng)l件的PH即 pH=7. 0的4-羥乙基哌嗪乙磺酸作為測(cè)定介質(zhì)的緩沖溶液。
[0016] 3、溶劑的選擇 本實(shí)驗(yàn)希望實(shí)現(xiàn)在細(xì)胞內(nèi)熒光探針對(duì)離子的識(shí)別作用，因此考察時(shí)沒有選擇純有機(jī)溶 劑，而是選擇了水溶液體系對(duì)比，如DMF-H20、THF-H2O和乙醇-H2O,實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)在DMF-H 2O (01^與H2O的體積比為1:99)中能夠有效檢測(cè)探針分子的熒光強(qiáng)度，而在其它水溶液體系 中探針分子KSN易溶出，所以實(shí)驗(yàn)選擇了 DMF-H2O體系。
[0017] 4、混合作用時(shí)間的選擇 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，空白樣品的熒光隨時(shí)間緩慢降低，但加入鋅離子或鎘離子以后，其熒光 強(qiáng)度迅速增強(qiáng)，在IOmin后即趨于穩(wěn)定，到20min后熒光強(qiáng)度變化很小(如圖2)，故選擇測(cè)試 在加入金屬離子混合作用20min后進(jìn)行測(cè)定。
[0018] 實(shí)施例2 在多個(gè)IOmL的比色管中分別加入ImL 4-羥乙基哌嗪乙磺酸緩沖溶液，再分別加入 0.0 lmL摩爾濃度為I. 0 X 10 3mol/L的8-羥基喹啉-7-醛縮氨基硫脲的DMF-H20(DMF與H2O 的體積比為1:99)溶液，然后分別加入不同濃度的鎘離子溶液（[Cd2+] (X 10 6M) :0. 08、0. 1、 0· 2、0· 3、0· 4、0· 5、0· 6、0· 7、0· 8、0· 9、1)，用去離子水定容至 10mL，搖勻混合作用