[发明专利]一种基于咔唑的双光子粘度荧光探针及其制备方法和用途

说明书

本发明公开了一种基于咔唑的双光子粘度荧光探针及其制备方法和用途，其中基于咔唑的双光子粘度荧光探针是以咔唑为母体，其结构式如下：本发明双光子荧光探针分子针对不同有机溶剂体系，仅在粘度溶剂中(甘油)，其荧光出现了显著的增强。通过调节甲醇和甘油的比例，改变体系粘度，测试发现本荧光探针分子对粘度响应有好的线性关系。细胞毒性测试表明该探针对于细胞几乎没有什么毒副作用，双光子共聚焦荧光显微成像实验表明该探针对细胞膜渗透性好，能适用于定性检测细胞线粒体内的粘度变化。

技术领域

本发明涉及一种基于咔唑的双光子粘度荧光探针及其制备方法和用途，以实现双光子共聚焦成像定性检测细胞线粒体内的粘度。该探针具有较大的共轭体系和双光子吸收截面、对粘度响应灵敏专一、细胞毒性低和生物相容性好等优点。

背景技术

细胞粘度是细胞正常与否的一项重要指标。细胞粘度影响着细胞内物质的运输，信号的传递，蛋白质、核酸、多糖等大分子之间的相互作用和各种活性代谢产物(如活性氧ROS和活性氮RNS)在细胞内的扩散。粘度能够控制生命活动中不同物质之间的传递速率及多相液体之间物质的转移传递。例如，细胞内的粘度能影响细胞生命过程中参与的营养物质及细胞代谢产生的代谢物的运输，同样也会影响细胞内外信号物质之间的转换。而且，亚细胞层面上的细胞微环境粘度同样也会影响亚细胞器正常生理过程。异常的细胞微环境粘度变化已经被证实与众多的疾病相关，如阿兹海默症、动脉粥样硬化、糖尿病，甚至是细胞恶性肿瘤等。因此，在生物体的微观环境中，对粘度的精确测量是至关重要的。目前，粘度的检测方法，如毛细管粘度计、落球粘度计和旋转粘度计等，均不能在细胞水平上提供有效的粘度检测。具有细胞膜通透性的小分子荧光探针可原位作用于细胞，从而实现有效实时地监测细胞内微小的粘度变化。因此开发性能优良的小分子荧光探针对细胞内及亚细胞层面的粘度研究具有重要的意义，同样对了解细胞生命过程也有着重大的意义。

线粒体是哺乳动物细胞中至关重要的一个细胞器，它在细胞凋亡的调控中(细胞程序性死亡)和某些疾病如癌症细胞凋亡异常反应特征中起重要作用。另外，线粒体中的微环境粘度通过影响分子之间作用的渗透压，进而影响其中的呼吸作用状态及ATP的转换等线粒体代谢过程。

荧光探针由于具有灵敏度高、选择性好、易合成、廉价以及良好的生物应用等特点，已成为生命科学和环境科学中主要的检测工具。目前，检测细胞中粘度的荧光探针很多是单光子荧光探针，单光子荧光探针一般具有自荧光干扰大，激发波长小导致对细胞的光毒性大，容易发生荧光自淬灭等缺点。与单光子荧光探针相比，双光子荧光探针具有很多明显的优点，如：细胞光毒性小，不会引起荧光自淬灭，时间空间分辨率高和组织渗透深度大。因此双光子荧光探针已经作为科学家们研究的一个重要课题。咔唑作为一种经典的荧光团，不仅具有大的共轭体系和共平面性能，而且具有良好的光稳定性、低毒性。现如今，以咔唑为荧光团的线粒体靶向的双光子粘度探针文献报道相对较少。

发明内容

本发明旨在提供一种基于咔唑的双光子粘度荧光探针及其制备方法和用途，所要解决的技术问题是通过分子设计得到一种合适的荧光探针结构，以实现通过双光子共聚焦成像定性检测细胞线粒体内的粘度变化。该探针具有较大的共轭体系和双光子吸收截面、对粘度响应灵敏专一、细胞毒性低和生物相容性好等优点。

本发明基于咔唑的双光子粘度荧光探针，是以咔唑为母体，简记为MCB，其结构式如下：

本发明基于咔唑的双光子粘度荧光探针的制备方法，包括如下步骤：

步骤1：中间体MC的合成