[发明专利]一种活性近红外荧光基团及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属分子影像试剂领域，涉及一类可对生物活性分子进行快速标记的活性近红外荧光基团，具体涉及该类活性近红外荧光基团的合成、表征、光学性质和在生物分子标记中的应用。该类荧光基团具有标记率高、标记条件温和、荧光基团吸光系数和量子产率高、光化学性质稳定等特点。通过该类荧光基团的标记可实现目标生物活性分子在活体内分布的无创监测和定量。 

背景技术

十六世纪光学显微镜改变了人们对生物学的认识，推动了生物医学的快速发展。本领域知悉，在光镜下可以观察细胞的大小及形态、细胞器、染色体等。电子显微镜的发明开启了研究细胞超微结构的新纪元，如观察粗面内质网、滑面内质网、核糖体，同时配合生物化学技术还能对细胞分子进行分析等。随着人类社会的进步，近年来新的影像学设备及技术的不断涌现，分子影像学应运而生。分子影像学是一门涉及影像学与现代分子生物学及其他学科的新兴交叉学科。现代细胞生物学、分子生物学技术空前的进步和发展、高靶向性及灵敏度的分子探针、高时空分辨率小动物成像设备的发展等为分子影像学提供了条件。分子影像学是从分子或细胞水平上成像从而达到认识疾病、阐明病变组织生物过程变化、病变细胞基因表达、代谢活性高低、病变细胞是否存活以及细胞内生物活动的状态等目的的科学。分子影像学的发展为疾病早期诊断、治疗和机制研究提供了实时、动态信息。常用的分子影像学方法主要包括光学成像、超声成像(ultrasound)、计算机断层摄影(computed tomography，CT)、核磁共振(magnetic resonance imaging，MRI)、正电子衍射成像(positron-emission tomography，PET)和单光子衍射(single-photon-emission computed tomography，SPECT)等。 

与其他成像手段相比，光学成像具有无创伤、无射线辐射危害、价格低、敏感性高、可实时成像等优点。活体光学成像(in vivo optical imaging)主要采用生物发光(bioluminescence)与荧光(fluorescence)两种技术。生物发光是用荧光素酶(luciferase)基因标记特定细胞或DNA进行成像，而荧光技术则采用荧光报告基团(GFP、RFP、Cyt及dyes等)对靶向细胞或分子进行标记成像。光学成像仪器可以直接检测活体生物体内特定分子、细胞活动和基因表达行为。通过这些技术，可以观测活体动物体内肿瘤的生长及转移、疾病的发生发展、基因的表达及反应 等生物学过程。相对于其他活体成像技术：如超声、计算机断层摄影、核磁共振、正电子衍射成像、单光子衍射等，光学成像具有若干独特的优点，如操作简便、结果直观、测量快速、灵敏度高及费用低廉等。 

随着现代医学、分子生物学的发展和各种先进荧光检测技术及仪器（如流式细胞仪（Flow cytometry）、激光扫描共聚焦显微镜（Confocal laser scanning microscope，CLSM）等）的应用，荧光标记作为一种非放射性的标记技术受到很大程度的重视，并取得了迅速的发展。通常荧光标记技术是指利用一些具有荧光的物质共价结合或物理吸附在所要研究分子的某个基团上，利用它的荧光特性来提供被研究对象的信息。现今，荧光标记技术已广泛应用于细胞内外物质检测、核酸的检测及疾病早期诊断等，在生物学研究领域和医学研究领域里发挥了很大的作用。 

光学成像具超高灵敏度、信号收集时间短、无电离辐射、运行成本低等优点。然而由于可见光（400-700nm）受到光信号在组织中的强吸收、散射、反射和信号衰减等因素的限制，只能在组织表面或亚表面成像（1-3mm）。而生物内源性分子血红蛋白、水，脂质等内源性分子在650-900nm近红外波长范围内的吸光率较低，加之活体组织在这一波长区域自发荧光较低，因此近红外光可以穿透较深的组织(≤2cm)并得到信噪比较高的图像。 

综上所述，查阅国内外文献表明，目前尚未见此种可用于生物活性分子标记的近红外荧光探针的报道。本申请的发明人拟采用花箐类近红外荧光基团为母体，构建一种可以在生理中性条件下通过酰胺键标记到生物分子上的活性近红外荧光基团。与现有的商品化近红外荧光基团相比，该活性基团具有标记条件温和、吸光系数及量子产率高、荧光波长适合等优点。 

发明内容