[发明专利]一种检测血液中谷胱甘肽的荧光探针及其合成方法与应用

说明书

一种检测血液里谷胱甘肽(GSH)含量的荧光探针及其合成方法与应用。探针合成步骤简单，光稳定性好。在检测过程中，该荧光探针首先作为底物与谷胱甘肽硫转移酶(GST)结合，并与GST的另一专一底物GSH反应后产生荧光，荧光增强约35倍，且最大发射波长在近红外区域(～700nm)。与现有的GSH荧光探针相比，该探针能够在复杂体系下专一性的检测GSH的含量，并且具有较宽的动态响应窗口，效率高等特点。本发明实现了在复杂环境中探针对GSH的专一性、高效性的识别，在生物及医学领域有极其重要的应用价值。

技术领域

本本发明属于生物分析检测领域，具体涉及一种检测血液中GSH的荧光探针、其合成方法及应用。

背景技术

还原型谷胱甘肽(GSH)是生物体内主要的非蛋白类巯基化合物，是保持机体正常运转的重要分子。它的存在不但可以预防衰老、癌症、心脏病、老年痴呆等疾病，还是评价帕金森症与阿尔兹海默病的重要标准。在人体的新陈代谢过程中，GSH扮演着对抗氧化压力和对外源性化合物解毒的作用。研究显示，新陈代谢的重要器官肝脏内含有大量的GSH，肝细胞内GSH浓度的改变会影响线粒体膜转运蛋白的活性，从而影响肝功能。相比于细胞和组织内毫摩尔浓度的GSH，血浆内GSH浓度虽然只有微摩尔级，但精确地检测其中GSH的浓度变化却尤为重要。这不仅仅因为维持正常的血浆内GSH含量可以保护细胞免受自由基和氧化压力的损伤，检测血液样品中GSH的浓度变化还可用于诊断人体c-谷酰基循环的紊乱。研究显示，感染HIV的病人血浆内GSH的含量就远低于正常人，通过有效地监控血浆内GSH浓度变化可以作为诊断是否感染HIV的依据之一。

荧光探针能够实时原位检测活体细胞或血液内物种的分布和浓度变化，具有灵敏度高、选择性好、操作简单等优点，已成为细胞生物学和医学领域最为有用的工具。识别GSH的小分子荧光探针近几年来也成为研究热点之一。在小分子荧光探针设计中，主要是利用GSH上巯基较强的亲核性，通过麦克尔加成、醛的环化缩合、二硫键或磺酰胺及磺酸酯键的解离等反应，使GSH与荧光探针分子共价连接而产生荧光波长变化，或发生亲核取代反应离去淬灭基团而使荧光恢复。代表性的工作有美国纽约大学的Chang(J.Am.Chem.Soc.2007,129,4510)，湖南大学的杨荣华(J.Am.Chem.Soc.2010,132,725)，中科院理化所的杨清正(J.Am.Chem.Soc.2012,134,18928)，韩国梨花女子大学的Yoon(J.Am.Chem.Soc.2014,136,5351)，韩国外国语大学的Kim(J.Am.Chem.Soc.2014,136,7018)，湖南师范大学的张友玉(Chem.Commun.2013,49,4640)，华东理工大学的朱为宏(Chem.Commun.2014,50,1751)和赵春常(Chem.Eur.J.2014,20,11471)，山东师范大学的唐波(Chem.Commun.2014,50,15439)等人发明的荧光探针。这些探针已部分用于细胞及模型动物内GSH的荧光成像。

然而，已报道的小分子GSH荧光探针存在选择性不专一、难以响应GSH动态变化、难以检测低浓度GSH、灵敏度易受生物体系复杂环境影响等缺点。这是由于这些反应型荧光探针与GSH之间发生的是不可逆反应，并且反应速度依赖于探针和GSH的高浓度和单一合适的反应条件。同时，生物体内还富含其他含巯基的生物分子，如半胱氨酸(Cys)和高半胱氨酸(Hcy)，它们的结构与GSH相似，含有的巯基同样能够与探针分子发生相似的反应，使得探针表现为对GSH识别的不专一。因此，开发能够在复杂环境的生物体系中真正专一识别GSH，并且具有宽的GSH动态响应窗口的荧光探针成为当前的迫切需要。

发明内容

本发明的目的是提供一种检测GSH的荧光探针、其制备方法及应用，该探针对GSH具有专一的选择性和较高的灵敏度，制备方法简单，适合生物医药等实际应用。

本发明提供了一种检测血液中谷胱甘肽(GSH)的荧光探针，该荧光探针结构如下：

本发明提供了所述荧光探针的制备方法，该方法具体步骤如下：