[发明专利]一种识别过氧化氢的比值型荧光探针的合成与应用

说明书

本发明涉及一种用于检测过氧化氢(H₂O₂)的荧光探针的制备方法和应用，属于化学分析检测技术领域。其分子结构如下：该探针分子最大发射波长在666nm，探针分子与过氧化氢(H₂O₂)作用后，荧光光谱蓝移至594nm处，实现了比值红光检测过氧化氢(H₂O₂)，提高检测的灵敏度；发射波长在红光区能够减少探针检测过程中的背景荧光和活细胞的光损伤，增强生物对组织的穿透能力。本发明所述的探针分子在一定时间与浓度范围具有良好线性，对过氧化氢(H₂O₂)识别能力强，选择性好、抗干扰能力强，能够准确定位线粒体，实现线粒体内检测过氧化氢，该类探针在生物化学等领域具有重要的应用价值。

本发明属于化学分析检测技术领域，具体涉及一种线粒体内检测过氧化氢的新型比值红光型荧光探针的制备方法以及其在体外和活细胞内部检测过氧化氢(H₂O₂)方面的应用。

背景技术

活性氧(ROS)类在生物系统的生理和病理过程中扮演着重要的角色。作为重要的ROS之一，过氧化氢在几乎所有的氧化过程中产生，并参与了对生物活性的调控。内源性过氧化氢(H₂O₂)作为一种“信号分子”，可以激活信号传导，刺激细胞的增殖、分化等生理活动。过量的内源性过氧化氢(H₂O₂)通过细胞内酶的催化刺激产生，从而产生氧化压、破坏蛋白质、核酸、损害生物分子等脂质分子，被认为是许多疾病的触发器，如糖尿病、癌症和老年痴呆症。此外，大量的实验结果表明，线粒体呼吸过程中产生的过量的内源性过氧化氢(H₂O₂)可能会引起强烈的氧损害，进一步引发线粒体肿胀和细胞凋亡。因此，有必要设计一种有效的方法，实现亚细胞器中过氧化氢局部可视化的检测，特别是在线粒体内。

发明内容

本发明目的之一在于提供一种简便高效的荧光探针合成方法；本发明之另一目的是提供一种选择性好，抗干扰能力强，具有比值红光发射波长，能够实现对体外或者活细胞内部特别是线粒体内过氧化氢(H₂O₂)检测的荧光探针。

本发明解决问题采取的技术方案为，一种比值型识别过氧化氢新型荧光探针，其分子结构式如下：

合成路线如下：

具体合成方法如下：(a)将化合物1(200.0g,1.4mmol)和4-溴甲基苯硼酸频哪醇酯(620.0g,2.1mmol)溶于2.0mL无水甲苯于密闭反应器中110℃搅拌6h。反应过程中析出大量白色固体，停止反应冷却至室温抽滤，滤饼用甲苯洗涤，得到纯的产物2(180.0mg，29.3％)。(b)在室温下将化合物2(160.0g,0.46mmol)和化合物3(100.0g,0.4mmol)溶于2.0mL乙醇中的溶液中，加入哌啶(5.0μL，0.05mmol)。在室温下搅拌5分钟后，将所得溶液回流6小时。然后将反应溶液减压浓缩，柱层析分离得橙红色固体的化合物4(60.0mg，22.6％产率)。

本发明的荧光探针的作用机理如下，探针分子通过正电荷的引入强化了分子内ICT效应而发射近红外光(666nm)。过氧化氢能够氧化探针分子中溴代硼酸酯部分，水解释放出染料6，减弱了分子内ICT过程而导致发射波长蓝移而发射红光(594nm)，从而实现特异性检测过氧化氢(H₂O₂)的目的。探针分子的响应过程如下：

本发明的荧光探针具有比值红光发射，其与过氧化氢(H₂O₂)作用前发射近红外荧光在666nm处，作用后荧光发射峰在594nm处。