[发明专利]一种特异性标记细胞中脂滴的荧光探针

说明书

本发明公开了一种特异性标记细胞中脂滴的荧光探针，该探针化学名称为1‑(3’‑(7’‑硝基苯并呋咱‑4’‑)氨丙基)‑4‑甲基吡啶溴盐，其化学通式如式(I)所示。本发明还公开了所述探针在专一性地标记或显示活细胞中的脂滴形态和分布中的应用。实验证实本发明的探针是一种具有超高的选择性、无背景噪音成像、双光子性能、极好的光稳定性、快速染色能力、免洗涤、细胞毒性低等特点的脂滴荧光探针，应用前景巨大。

技术领域

本发明涉及一种脂滴荧光探针及其应用，尤其涉及一种特异性标记细胞中脂滴的荧光探针及其应用。

背景技术

脂滴，长期以来一直被认为是细胞中存储中性脂质(甘油三酯和胆固醇酯)的简单的惰性的球体。但是最近的研究表明脂滴并不是静态的，而是细胞内高度动态的细胞器，广泛地存在于真核细胞和原核细胞中。它们在细胞中扮演着重要的角色，参与细胞中的多种活动，比如调节细胞内脂质的代谢，维持细胞内平衡，并与细胞内多种细胞器相互作用。而且脂滴的异常可导致多种疾病，如肥胖症，糖尿病，动脉粥硬化等。

脂滴有一个大的无水的中性核，所以根据“相似相容”原理，一些亲脂性的探针已经被开发并用来成像脂滴。目前，利用荧光脂滴探针实时原位地可视化脂滴的方法研究脂滴的生物角色和各种生理活动对脂滴的影响文献已有报道。Nile Red和BODIPY即为两个商业化的脂滴探针。Nile Red是一个亲脂性的探针，尽管它能够优先地聚集在脂滴，但是它也对细胞内绝大多数结构染色，而且在水中也有微弱的荧光发出，因此造成了极大的背景噪音，导致选择性很差。为了提高选择性，另一种亲脂性的探针BODIPY以及其它亲脂性的脂滴探针也相继被用来成像脂滴。相比Nile Red,它们的选择性有所改善，但是仍然不能满足研究需求，阻碍了脂滴的进一步研究。由此可见，单纯地依赖于脂滴的亲脂性来设计亲脂性的脂滴探针很难实现高选择性地成像脂滴的目的。因此，迫切地需要一种新的设计方法以获得高选择性的脂滴探针，能够专一性地靶向脂滴，实现无背景噪音地成像。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明要解决的问题是提供一种特异性标记细胞中脂滴的荧光探针及其应用

本发明所述特异性标记细胞中脂滴的荧光探针，其特征在于：所述探针化学名称为1-(3’-(7’-硝基苯并呋咱-4’-)氨丙基)-4-甲基吡啶溴盐，简称NPI；其化学通式如式(I)所示：

本发明所述特异性标记细胞中脂滴的荧光探针(NPI)的制备方法概述如下：

先合成4-(3’-溴丙氨基)-7-苯并呋咱(化合物1)，再将其与4-甲基吡啶混合，以乙醇为溶剂，加热回流，冷却至室温，沉淀物用乙醚、水冲洗，制得1-(3’-(7’-硝基苯并呋咱-4’-)氨丙基)-4–甲基吡啶溴盐(NPI)。

上述特异性标记细胞中脂滴的荧光探针(NPI)制备的反应式如下：

据报道脂滴内部的中性核是被一个两亲性的磷脂单分子层所包被，为了有效地存储脂滴同时维持脂滴结构的稳定性，脂滴内部的水被排出，因此实际上脂滴形成了一个独特的两亲性的结构，它包含一个极性的头部和无水的内部。基于此，本发明预测两亲性的分子能够超高选择性地靶向脂滴，故筛选出了一个基于两亲性的有机小分子探针。这个两亲性的探针分别由一个强亲脂性的荧光团NBD和一个阳离子部分(吡啶盐)组成。选择一个遵循ICT(分子内电荷转移)机制的NBD作为荧光母体，一方面它具有强的亲脂性，能够和脂滴的中性核有强的结合力，同时结合阳离子部分和脂滴的极性头部之间的强的静电作用力，可以实现专一性地靶向脂滴，从而有利于无背景噪音地成像。另一方面，该荧光团的发光性质受环境的极性影响，即在低极性环境中它的荧光强度明显地高于其在高极性环境中，这样当该亲脂性的荧光团靶向脂滴低极性的内部后，能发出强烈的荧光，实现荧光开关的效果，进而也有利于无背景噪音地成像。鉴于此，两亲性探针的双靶标策略能够专一性地靶向脂滴，实现无背景噪音的成像。