[发明专利]一种新型吩嗪并咪唑基苯硼酸类荧光糖探针的制备和应用

说明书

技术领域

本发明属于生物检测技术领域，具体涉及一种新型吩嗪并咪唑基苯硼酸类荧光糖探针的制备和应用。

背景技术

糖类物质是人类赖以生存的食物来源，又是生命体中重要的信息物质，在细胞之间的相互识别、相互作用、水和电解质的输送、癌症的发生和转移、机体的免疫和免疫抑制以及受精和细胞凝集等生物过程中都起着关键作用。如果糖的传递被破坏，则直接导致某些疾病如肾性糖尿、纤维囊肿、糖尿病甚至于癌症等各种疾病，严重影响着我们的正常生活。因此，研究高灵敏度、高选择性的糖识别方法具有重要的意义。

迄今为止,大量糖的识别方法已有报道,其中包括酶法、圆二色法、吸收光谱法、电化学法和荧光分析法等。但是这些方法均不能满足飞速发展的糖生物学所面临的细胞-细胞、细胞-胞外基质的相互作用，蛋白质-蛋白质、药物-蛋白质相互作用的研究要求。如传统的血糖检测技术是酶检测法，但该方法不稳定，测试条件苛刻，需要经常针刺采集血样，既不方便，又不能连续跟踪血糖浓度，而且只能检测几种糖。

近年来的研究集中在发展连续跟踪葡萄糖浓度的体系及方法上，即随时反馈血糖浓度以便对患者进行及时治疗。由磷脂双分子层构成的脂质体可以应用于药物载体、生物传感器、基因治疗和人工血液等方面，也可以作为细胞模型。人工合成双亲物可以自组织成双分子层结构的囊泡。如果在双亲分子内引入某些功能基团如识别基团和荧光基团，则双亲分子可能自组织成具有某些特殊功能的荧光受体，若能进入人体内，即有可能原位连续检测血糖浓度。

苯硼酸(PBA)基团与1,2-和1,3-二醇基团的多羟基化合物形成可逆的五元或六元环硼酸酯，如葡萄糖、果糖、麦芽糖等，这种紧密结合使硼酸可以用作构建糖类传感器识别的功能基团。但是，苯硼酸化合物不能发出荧光，因此，识别过程的光学变化的测定依赖于内在的光谱性质变化是很困难的。这就需要在苯硼酸(PBA)基团上接入生色基，根据生色基内在光谱性质变化来检测血糖浓度。

本发明在前人的研究基础上，开展了基于苯硼酸识别基团的糖探针的研究，设计并制备了以吩嗪并咪唑作为荧光团的糖荧光探针。我们通过研究发现含吩嗪并咪唑结构的小分子荧光化合物，具有激发波长在可见光区（350-770nm）,发射范围位于长波长处，斯托克斯（Stokes）位移较大，能通过荧光强度的变化高效地检测糖的浓度，可作为新型功能荧光分子探针的特色荧光团。我们设计合成了以苯硼酸为“受体”单元，吩嗪并咪唑为“读出”单元的新型糖荧光探针，开展了检测此糖荧光探针对D-葡萄糖、D-果糖、D-麦芽糖三种糖的选择性和敏感性。结果表明，2-(4′-硼酸苯基)-1H-吩嗪[2,3-d]并咪唑随着D-葡萄糖浓度的变化其荧光强度的变化最明显，其后依次是D-果糖、D-麦芽糖。这是由于硼酸和单糖的相互作用诱导了分子中氮的孤对电子的转移，从而导致了生色基荧光强度的改变。

发明内容

本发明的目的是针对上述存在问题，提供一种新型吩嗪并咪唑基苯硼酸类荧光糖探针及其制备方法，该荧光糖探针具有高选择性和敏感性，可用于测定生物体内真实的血糖浓度变化，有利于相关疾病的诊断，并提供一种快速、简便的用于检测D-葡萄糖的方法。

本发明的技术方案：

一种新型吩嗪并咪唑基苯硼酸类荧光糖探针，化合物名称为2-(4′-硼酸苯基)-1H-吩嗪[2,3-d]并咪唑，化学分子式为C₁₉H₁₃BN₄O₂，该化合物以吩嗪并咪唑结构作为荧光发色团，以苯硼酸作为识别基团，熔点高于300℃,溶于甲醇后在波长为365nm的紫外灯照射下发出黄色荧光，该化合物的分子结构式为：

一种所述新型吩嗪并咪唑基苯硼酸类荧光糖探针的制备方法，步骤如下：

1）将浓盐酸与蒸馏水混合得到浓盐酸水溶液，加入邻苯二胺，搅拌使之溶解得到邻苯二胺溶液，将FeCl₃·6H₂O溶解于蒸馏水中得到三氯化铁水溶液，在搅拌的条件下将三氯化铁水溶液缓慢倒入上述邻苯二胺溶液中，即有血红色沉淀产生，加完后继续搅拌30分钟，室温放置12-24小时，然后抽滤，用水洗去三氯化铁，得到粗品，加入20倍量的蒸馏水，加热至80-90℃进行重结晶，充分干燥，得到2,3-二氨基吩嗪的粗品混合物，将粗品混合物加入NaOH溶液中，不断搅拌使之充分溶解，然后抽滤，并用蒸馏水进行洗涤至pH为7-8，取滤饼，干燥后得到黄褐色晶体状2,3-二氨基吩嗪粗品；