[发明专利]一种基于苯并呋咱的环境敏感染料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种基于苯并呋咱的环境敏感染料及其制备方法和应用，所述环境敏感染料的结构式如下：其中R₁选自1，4‑二甲基吡啶或1，2，3，3‑四甲基吲哚或1，1，2，3‑四甲基苯并吲哚中的一种，进一步将染料进行功能化改造，衍生出含有羧基的染料中间体，通过羧基将不同蛋白质的识别基团与环境敏感染料相结合制备了检测细胞内邻二巯基蛋白的探针及该探针在检测邻二巯基蛋白及生物成像中的应用。本发明所述的基于苯并呋咱的环境敏感染料制备的探针分子与邻二巯基蛋白结合时荧光会大大增强，很容易地实现了受体蛋白的可视化，提高了信噪比，避免了繁琐的洗涤步骤，大大节省了时间。

技术领域

本发明属于有机生物技术领域，尤其是涉及一种基于苯并呋咱的环境敏感染料及其制备方法和应用。

背景技术

环境敏感探针是一类新型的探针，其荧光强度随着外界微环境的变化(例：极性，粘度，分子排序等)而改变，而且环境敏感的染料荧光背景低，此类探针常被用于蛋白质的检测，为了开发新型的环境敏感的染料。我们设法改造传统的硝基取代的苯并呋咱染料，此染料作为一种常用的环境敏感染料，但是它只发出波长较短的绿色荧光，常与细胞或组织本身的自发荧光产生干扰，而且这些短波的光穿透力差，无法有效地透过深层组织，限制其广泛的应用。我们假设通过用其它强的拉电子基团的替换硝基从而延伸了荧光团的共轭系统产生出一种新的基于分子内电荷转移(ICT)的荧光染料，基于这一猜想，我们用三种具有强拉电子的阳离子基团，这三种基团分别为1,4-二甲基吡啶，1，2，3，3-四甲基吲哚，1，1，2，3-四甲基苯并吲哚，与苯并呋咱相交联。这些新的荧光团具有推拉电子体系，具有强的环境敏感性质，在水中荧光非常弱，然而在小极性和高粘度环境中表现出强烈的远红外荧光。更有趣的是，这些含阳离子的染料能够靶向线粒体。通过体外数据分析，1，2，3，3-四甲基吲哚衍生出的染料相比其它两种染料对环境更加敏感，响应倍比更高。

线粒体在许多基本的细胞活动中发挥重要作用，包括脂肪酸的合成，钙稳态和细胞凋亡信号转导。细胞内活性氧物种(ROS)主要来源于线粒体，线粒体易于受到氧化损伤，正常调控氧化过程是细胞器正常工作的关键之处。氧化还原代谢的异常会诱发许多疾病如神经退行型疾病，糖尿病和癌症。邻二巯基蛋白(VDPs)是调节线粒体的氧化还原平衡的关键物种，通过与活性氧，活性氮和亲电试剂物种相互作用维持这一过程。蛋白质中邻二巯基会有一个氧化和还原态的互变，这一机制调节着VDPS的功能同时也是维持线粒体氧化还原信号的重要机制。VDPs维持蛋白质的稳定结构，也和蛋白质的功能有着密切关系。因此，检测和跟踪细胞线粒体中VDPs对氧化还原相关疾病的诊断和病理生理学研究具有重大的作用。

荧光探针是一种有用的检测细胞内邻二巯基蛋白的方法。这些探针的一般策略用三价砷作为识别基团，对邻二巯基具有很高的特异性。一种常用的方法就是将一个荧光团与含砷的五元环相结合，用于检测细胞内的VDPs。这种设计策略最大的问题就是荧光背景高，在细胞成像前，需要进行复杂的清洗过程。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明旨在提出一种基于苯并呋咱的环境敏感染料及其制备方法和应用，筛选出了一种对极性和粘度响应倍比更高的染料，构建了高灵敏度和快速响应VDPs的小分子荧光探针，并以此探针作为工具用于VDPs的生理学和生物学特征的体内和体外研究，为VDPs的研究提供了更方便、更有效的研究手段。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种基于苯并呋咱的环境敏感染料，其结构式如下：

其中R₁选自或或中的一种。

一种基于苯并呋咱的环境敏感染料的制备方法包括以下步骤：