[发明专利]一类高亮度、高光稳定性的细胞核荧光探针

说明书

本发明提供了一类高亮度、高光稳定性的细胞核荧光探针。该探针为一类可用于细胞核荧光成像的4‑取代萘酰亚胺类染料，该类染料具有合成原料低廉、方法简单且易于衍生等优点。研究发现，这类染料在萘酰亚胺母体的4‑位引入的氮杂环丁烷结构，同时增加了染料的刚性和平面性，有效地抑制了TICT过程，此类染料在乙醇中的摩尔消光系数为15000M^‑1cm^‑1左右，荧光量子产率为0.6左右，有很高的亮度和光稳定性。在染料上引入吗啉环、N,N‑二甲基等碱性基团，使染料可以靶向细胞核，从而实现对细胞和的精准定位。该类细胞核染料有很高的亮度和光稳定性，能够快速标记细胞核并利用于细胞核荧光成像等领域。

技术领域

本发明属于荧光成像技术领域，具体涉及一类高亮度、高光稳定性的细胞核荧光探针。

背景技术

荧光成像技术是现代生命科学领域强有力的工具之一，超分辨成像技术的出现更是将荧光成像技术推向一个新的高度。而更高亮度及光稳定性的染料是实现高分辨成像的必要条件之一，遗憾的是，大部分现有的荧光染料都缺乏足够的亮度和光稳定性来进行超分辨成像。萘酰亚胺类染料是典型的推-拉电子体系染料，在其4-位引入供电子基如N,N-二甲基等结构可以使其发射波长发生明显的红移，但同时N,N-二甲基结构也会使分子在激发态时容易通过TICT(分子内扭转电荷转移)的方式损耗大量能量，大大降低了染料的亮度及光稳定性，这类染料的荧光量子产率通常仅有0.01左右，极大地限制了它们的应用。

细胞核是细胞内最重要的细胞器，调控着细胞遗传和代谢等生理过程，对细胞核进行成像研究有着重要的意义。目前使用最广泛的商业细胞核染料如DAPI系列、Hoechst系列等其最佳激发波长仅为360nm左右，无法被现有的商业化激光器有效激发，且该波长的光能量较高，不仅细胞的光毒性较大，同时也容易造成染料的光漂白现象。这是由于染料被光激发到激发态后，会通过系间窜越的方式进入三线态，处于三线态的分子容易受到空气中氧分子的进攻致使染料结构被破坏，因而将染料分子与氧气隔离可以有效地避免光漂白现象，例如在氮气氛围中进行成像实验、用葫芦脲包裹荧光团等。然而这些方法大多费时费力，因而开发新型方法简单且高亮度、高光稳定性的细胞核染料迫在眉睫。

发明内容

本发明提供了一类高亮度、高光稳定性的细胞核荧光探针，该探针为一类4-取代萘酰亚胺类荧光探针，该探针在萘酰亚胺母体的4-位引入氮杂环丁烷，同时增加了染料的刚性和平面性；引入吗啉环、N,N-二甲基等碱性基团使其能够靶向细胞核。研究发现这类染料有很高的亮度、优异的光稳定性，能够快速透过细胞并富集在细胞核中，可进一步用于荧光成像。

本发明一类高亮度、高光稳定性的细胞核荧光探针。，是以4-取代萘酰亚胺染料为结构单元，其结构式如下所示：

其中R₂＝-H、-CH₃，n＝0,1,2,3,4,5。

一类高亮度、高光稳定性的细胞核荧光探针的合成方法，合成步骤如下：

具体合成步骤如下：

步骤一：中间体4-氮杂环丁基-1,8-萘酐(Naph-Aze)的合成

称取4-溴-1,8-萘酐、水硫酸铜与干燥的N,N-二甲基甲酰胺中，氮气保护下加入氮杂环丁烷，升温至120-140℃反应10-20h。将反应液缓慢倒入冷水中，抽滤除去滤液。滤渣用二氯甲烷溶解后硅胶柱层析分离得到中间体4-氮杂环丁基-1,8-萘酐。

步骤二：不同N-取代的4-氮杂环丁基-1,8-萘酰亚胺细胞核探针的合成

将4-氮杂环丁基-1,8-萘酐、不同伯胺溶于无水乙醇中，升温至60-80℃反应10-20h，冷却反应液后减压除蒸溶剂后经硅胶柱色谱分离提纯得到不同N-取代的4-氮杂环丁基-1,8-萘酰亚胺细胞核探针。