[发明专利]一种高亮度、高稳定性线粒体超分辨荧光染料

说明书

本发明提供了一种高亮度、高稳定性线粒体超分辨荧光染料，该染料为以萘酰亚胺为母体，以三苯基膦为定位基团，设计合成的一种能够对活细胞进行线粒体标记的荧光染料。通过在萘酰亚胺供电子一端引入1,2‑环己二胺，有效抑制了染料的TICT，使其亮度和稳定性有了大幅度提高，水中吸光度达到40000M^‑1cm^‑1，量子产率约为0.80，在其他有机溶剂中量子产率可达0.80以上。同时对溶剂极性、温度和酸碱性等环境因素的变化均不敏感。此外，相对于商业线粒体染料，该分子的细胞膜透过性更好，可以实现对活细胞线粒体快速、准确地染色，在包括超分辨在内的生物成像领域具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明属于荧光染料和成像领域，具体涉及一种高亮度、高稳定性线粒体超分辨荧光染料。

背景技术

线粒体是细胞内最重要的细胞器之一，对细胞的新陈代谢与衰老死亡有着重要意义，监测其动态对深刻理解复杂的生命活动非常必要。荧光显微成像因其原位无损的特点，成为研究线粒体活动的首选工具。荧光染料作为荧光显微成像与线粒体动态呈现的媒介，需要具备快速标记并在多变的生理环境中、严苛的成像条件下高亮度、长时间发光的特点。而近些年来超分辨成像技术的发展，又对荧光染料的亮度和光稳定性提出了更高要求。

目前488nm激发的线粒体探针主要为MitoTracker Green。该染料的荧光母体花菁极易被单线态氧氧化而发生光淬灭，亮度低、稳定性差，难以满足对线粒体长时间追踪的需求。透膜性不足还带来孵育时间长，成像背景高等一系列问题。因此，开发一种环境不敏感的高亮度、高光稳定性荧光成像染料对于采用超分辨显微成像技术长时间研究活细胞线粒体动态生命过程显得尤为迫切。

发明内容

本发明提供了一种高亮度、高稳定性线粒体超分辨荧光染料，解决了商用线粒体定位荧光染料亮度、稳定性不足，细胞透过性差的问题。具体结构以1,8-萘酰亚胺为基本单元，以三苯基膦为靶向基团，借助线粒体自身显负性的膜电位即可实现对线粒体的定位。通过在供电子一侧引入环己二胺提高了染料的亮度、光稳定性及细胞膜透过性，从而适用于对线粒体的超分辨显微像。

本发明所述的一种高亮度、高稳定性线粒体超分辨荧光染料，其结构式如下所示：

一种高亮度、高稳定性线粒体超分辨荧光染料的合成方法，合成路线如下：

具体合成步骤如下：

(1)中间体N-(6-羟己基)-4-溴-5-硝基-1,8-萘酐的合成：

将4-溴-5-硝基-1,8-萘酰亚胺，6-胺基-1-己醇，溶于乙醇，60-80℃下1-10h，减压蒸馏除去溶剂，残余物经硅胶柱分离得米白色固体N-(6-羟己基)-4-溴-5-硝基-1,8-萘酐。

(2)中间体N-(6-溴己基)-4-溴-5-硝基-1,8-萘酐的合成：

将N-(6-羟己基)-4-溴-5-硝基-1,8-萘酐溶于乙酸乙酯，向其中滴加三溴化磷，缓慢升温至60-90℃搅拌5-10h，反应结束后减压除去溶剂，硅胶色谱柱分离得到N-(6-溴己基)-4-溴-5-硝基-1,8-萘酐。

(3)中间体N-(6-三苯基膦己基)-4-溴-5-硝基-1,8-萘酐的合成：

将N-(6-溴己基)-4-溴-5-硝基-1,8-萘酐和三苯基膦溶于乙腈中，升温至120-140℃搅拌18-30h，反应结束后减压除去溶剂，硅胶色谱柱分离得到N-(6-三苯基膦)-己基-4-溴-5-硝基-1,8-萘酐。

(4)化合物Mito-DAC的合成