[发明专利]线粒体靶向测定粘度的荧光探针及其制备方法和应用

说明书

本发明通过分子设计合成了一种以咔唑为荧光基团，以氮正离子为线粒体定位基团的具有线粒体靶向的粘度荧光探针。本发明还提供了一种所述荧光探针的简便制备方法和该荧光探针对溶液和细胞器微环境的粘度进行传感检测的应用。该试剂可作为水溶液中和生物细胞内粘度变化的指示剂，可进行实时定性及定量的比色法检测。本发明的荧光探针是一种简单，快速，灵敏的粘度特异性检测试剂，在生物分子检测领域具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种检测线粒体中粘度的荧光探针及其制备和利用光谱测试、细胞成像等方法检测溶液和细胞粘度，属于有机小分子荧光探针领域。

背景技术

粘度是衡量一种浓稠流体的流动性和扩散性的主要因素，同时是流体扩散速率的主要参考指标。微环境的粘度在病理学研究中起到非常重要的作用，因为细胞内不同区域具有不同的粘度，粘度的变化往往会影响细胞微环境中各种新陈代谢的进行。当细胞处于病理状态时，细胞内粘度就会发生变化。当细胞内粘度值发生异常变化时，会影响膜结合蛋白活性、抑制胰岛素合成等，导致产生相关疾病。粘度极大地影响细胞质内物质和信号的运输，生物大分子之间的相互作用，以及活性代谢产生的ROS和RNS在细胞水平上的扩散。

细胞内的粘度在生物系统中起着非常重要的作用，而不同区域粘度的变化会引起相应的生理功能的改变或疾病的发生。线粒体是细胞产生能量的仓库，粘度的改变会降低线粒体膜的流动性，从而增加ROS的产生。已被广泛证明，增加线粒体的粘度可能会导致一些疾病，如阿兹海默症，帕金森病，糖尿病等。因此，量化细胞内线粒体粘度十分重要。传统检测粘度的方法有：毛细管粘度计、落球粘度计、旋转粘度计等。但是传统粘度计容易造成样品污染，造成较大测量误差，并且，只能检测血浆粘度，无法实现对细胞或组织样本中粘度的检测。相对传统检测方法，荧光光谱法具有操作简单、响应迅速、空间分辨率高等特点，已经实现在细胞、组织中的实时监控，在生物领域发挥着重要的作用。然而目前能够对线粒体内粘度进行荧光成像的荧光探针还不是很多。因此很有必要开发能够定位到线粒体中，并对线粒体内粘度改变进行荧光成像的荧光探针。

发明内容

针对目前有机小分子荧光探针在线粒体中细胞粘度的检测中存在的问题，本发明通过分子设计，合成了一类具有线粒体靶向的测定粘度的荧光探针。

本发明还提供了一种上述荧光探针的简便制备方法和该探针对溶液和细胞内细胞器微环境中的粘度进行传感检测的应用。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。

一种线粒体靶向测定粘度的荧光探针，具有如通式(Ⅰ)所示的结构：

通式(I)中，

R₁-R₂各自独立地选自H或C_1-4的烷基。

所述的荧光探针选自如下化合物中的一种：

CIV1：

CIV2：

所述的荧光探针，以咔唑为荧光基团，以氮正离子为线粒体定位基团。

一种上述荧光探针的制备方法，包括以下步骤：

(1)2,3,3-三甲基吲哚，溴乙烷在乙腈中发生取代反应，生成化合物1，反应式为：

(2)咔唑或取代咔唑与4-溴苯甲醛在铜粉存在的碱性条件下在硝基苯中发生取代反应，生成化合物2，反应式为：

(3)化合物1与化合物2在DMF中发生加成-消除反应，生成如通式(Ⅰ)所示的化合物，反应式为：