[发明专利]一种近红外荧光探针及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种近红外荧光探针及其制备方法和应用。本发明所述的近红外荧光探针是一种半花菁染料，在近红外波长区域有较强的吸收和发射，光热性质和化学稳定性都有提高，可用于近红外荧光成像领域；染料分子适度的电荷、较好的水溶性、优良的生物相容性及共轭结构则可以实现对内质网的高度靶向，为构建一种特异性、高灵敏度靶向内质网的化学生物传感器提供了可能。

技术领域

本发明涉及近红外荧光探针技术领域，具体涉及一种可用于内质网靶向的近红外荧光探针及其制备方法和其在内质网靶向生物传感领域的应用。

背景技术

细胞器是细胞内具有特定结构和功能的亚结构，主要有线粒体、内质网、高尔基体、溶酶体、叶绿体、中心体、核糖体等，他们为细胞内各种生化反应提供场所，在细胞呼吸、遗传、物质合成等生理过程中发挥着重要的作用。其中，内质网普遍存在于除哺乳动物成熟红细胞外的所有真核细胞中，是由单层膜连接而成的网状结构。内质网构成细胞质的膜系统，外与细胞膜相连，内与核孔复合体相通，能有效增加细胞内的膜面积，主要功能是参与蛋白质的合成、修饰、膜脂的合成及细胞钙离子稳态调剂等过程，还与细胞病变、坏死等过程息息相关。因此，设计能够检测内质网中各个生理过程和各种物质稳态的生物化学传感器是当前生物化学领域的重要课题。

近红外荧光染料是一类性能良好的功能性染料，在近红外光区有很好的吸收，在无线电射频识别、肿瘤治疗、太阳能电池、印刷防伪等领域有广泛的应用。用于生物成像时，除了具有近红外吸收、发射波长、还具有良好的水溶性和较低的生物毒性，特异的组织或细胞靶向性以及良好的细胞穿透性等，从而达到更安全、高效、灵敏的荧光成像目的；近红外荧光染料也可以作为一种辅助手段修饰到药物或药物载体的表面，通过荧光成像的方法追踪并检测药物在体内的运输、释放、分布，使这些过程可视化并利于进行控制。

近红外荧光染料包括菁染料类、罗丹明类、方酸类、卟啉类和BODIPY类，其中，菁染料(聚甲川菁染料)是一类优良的荧光染料，由奇数个碳原子组成共振次甲基(甲川基)共轭链并被两个含氮杂环封端构成的一类共轭有机小分子体系。随着科学研究的不断深入，花菁染料的种类也越来越丰富。

其中，近红外甲川花菁染料的吸收和发射光谱位于近红外区域(650nm)，可以大大降低生物基体的背景干扰，由于散射光强与波长的四次方成反比，拉曼散射随波长增加迅速降低，使散射干扰也大为减少。七甲川花菁染料的吸收波长更长，背景干扰更小，组织穿透深度更深，损伤小，更适用于生物样品的检测，应用前景也十分广阔。

值得注意的是，基于七甲川花菁染料合成的半花菁结构染料在作为荧光探针时，在近红外波长区域有较强的吸收和发射，光热性质和化学稳定性都有提高，而且可以降低背景荧光干扰，提高组织穿透深度，可应用于近红外荧光成像领域；染料分子带有电荷，在合成过程中通过调节两亲性及共轭结构，可以实现对亚细胞结构的靶向。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中的不足，设计并合成一种半花菁结构的近红外荧光探针，该探针具有近红外吸收和发射性能、良好的光化学稳定性，可以高度靶向内质网，探针适度的电荷、两亲性及共轭结构对内质网膜具有特异性靶向作用，可实现对细胞内质网的高度靶向成像。

本发明的技术方案为：本发明提供了一种近红外荧光探针，其结构通式为：

其中R为碳原子数在5-8之间的直链或支链烃基，X为卤素原子F、Cl、Br中的一种。

所述近红外荧光探针的制备方法，具体包含以下步骤：

(1)化合物1的制备

将2,3,3-三甲基-3H-吲哚与卤化烃(其中烃基是碳原子数在5-8之间的直链或支链烃基，卤素为F、Cl、Br中的一种)在甲苯中于105-120℃的温度条件下进行反应，反应结束后进行冷却，将冷却后的反应体系倒入石油醚中进行沉降，抽滤并用丙酮进行洗涤，得到的白色粉末即为化合物1。