[发明专利]一种新型pH响应双发射波长荧光分子探针的合成方法及其在生物成像中的应用

说明书

技术领域：

本发明涉及一种响应双发射波长荧光分子探针的合成方法及其在生物成像中的应用。特别是一种新型基于聚集诱导发光原理设计的荧光探针。

背景技术

细胞内pH(pH_i)是监测细胞行为的一个参数，例如细胞分裂、细胞凋亡、离子传输、酶活性以及蛋白质降解等。在典型的哺乳动物细胞中，线粒体内的pH值约为8.0，细胞质和细胞核的pH值为7.2-7.4，溶酶体的pH值沿着细胞内吞途径从6.3变化到4.7。细胞功能紊乱经常与反常的细胞器内pH值相关。反常的pH_i是许多常见疾病发生的指标，例如癌症、中风和阿茨海默病(R.A.Gottlieb,J.Nordberg,E.Skowronski and B.M.Babior,PNAS,1996,93,654；D.Pérez-Sala,D.Collado-Escobar and F.Mollinedo,J.Biol.Chem.,1995,270,6235)。监测活细胞内的pH值变化对于研究细胞新陈代谢和了解生理学及病变等过程具有重要意义。

检测pH_i的方法有微电极、核磁共振法和光学显微镜法等。相比于其它方法，荧光光谱法由于其具有独特的高选择性、高灵敏、高时间空间分辨率等特点，成为监测细胞内pH值变化的首选方法。因此合成具有pH响应功能的荧光探针分子也因此成为一个热门的研究领域。

目前，pH响应的荧光探针分子的设计大多数都是基于光诱导电子转移(photo induced electron transfer,PET)、激发态分子间质子转移(excited state intramolecular proton transfer,ESIPT)、荧光共振能量转移(fluorescence resonance energy transfer,FRET)等原理(M.Yang,Y.Song,M.Zhang,S.Lin,Z.Hao,Y.Liang,D.Zhang and P.R.Chen,Angew.Chem.Int.Ed.,2012,51,7674；S.Modi,M.Swetha,D.Goswami,G.D.Gupta,S.Mayor and Y.Krishnan,Nature Nanotechnology,2009,4,325；R.C.Somers,R.M.Lanning,P.T.Snee,A.B.Greytak,R.K.Jain,M.G.Bawendi and D.G.Nocera,Chemical Science,2012,3,2980；I.L.Medintz,M.H.Stewart,S.A.Trammell,K.Susumu,J.B.Delehanty,B.C.Mei,J.S.Melinger,J.B.Blanco-Canosa,P.E.Dawson and H.Mattoussi,Nature materials,2010,9,676；K.Zhou,Y.Wang,X.Huang,K.Luby‐Phelps,B.D.Sumer and J.Gao,Angew.Chem.Int.Ed.,2011,50,6109.)。大多数荧光探针分子的荧光强度随pH变化的单一波长的强度发生变化，而且合成方法相对复杂。因此，发展其它途径设计合成方法简便、具有pH响应双发射波长、毒性小、稳定性较好、能应用于生物荧光成像的pH响应荧光探针分子具有重要的意义。

2001年,一种名为Silole的化合物在溶液状态下发光很弱，当向溶液中加入非溶剂后,体系变浑浊,同时荧光强度急剧增大,荧光量子效率显著升高,这种现象与传统的聚集导致荧光猝灭恰好相反,他们将这种现象称为聚集诱导发光现象通过实验和理论计算表明，产生聚集诱导发光现象的主要原因是分子在溶液状态下由于分子内转动导致的非辐射能量衰减在聚集状态下得到了抑制，化合物的激发态主要以辐射发光的方式进行衰减，从而使分子的发光效率大大增强。聚集诱导发光现象的发现改变了人们对荧光探针的认识，为设计荧光探针分子及其在分析检测领域中的应用提供了新的思路(Y.Hong,J.W.Lam and B.Z.Tang,Chem.Soc.Rev.,2011,40,5361；Y.Yuan,C.J.Zhang and B.Liu,Angew.Chem.Int.Ed.,2015,54,11419；X.Xue,Y.Zhao,L.Dai,X.Zhang,X.Hao,C.Zhang,S.Huo,J.Liu,C.Liu,A.Kumar,W.Q.Chen,G.Zou and X.J.Liang,Adv.Mater.,2014,26,712.)。