[发明专利]一种高亮度、高稳定性线粒体荧光染料

说明书

本发明提供了一种高亮度、高稳定性线粒体荧光染料，该荧光染料为基于萘酰亚胺，以三苯基膦为定位基团设计合成的一种能够对活细胞线粒体快速、准确标记的荧光染料。通过在供电子一端引入氮杂环丁烷，一定程度上抑制了染料的TICT，使其在水中吸光度提高到15000M^‑1cm^‑1，量子产率为0.34，光稳定性明显增加，可实现活细胞线粒体的长时间动态追踪，并可用于线粒体的超分辨荧光成像，在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、高稳定性线粒体荧光染料。

背景技术

线粒体是细胞能量产生和信号转导的枢纽，研究表明线粒体的代谢紊乱与包括阿尔兹海默症在内的多种疾病的发生发展有着密切联系。因此监测其形态及与多种细胞器的相互作用，对深刻理解复杂的细胞生命活动非常必要。光学显微镜因其原位无损的检测特点，在这类生命科学领域的研究中备受青睐。但是为了满足长时间观察线粒体动态这一需求，用于线粒体染色的荧光染料必须具备亮度高、稳定性强的性质。

目前广泛使用的绿色商业线粒体染料为基于花菁染料的MitoTracker Green，花菁染料量子产率低且易被生物体内的单线态氧氧化而淬灭，光稳定性差，无法对活细胞内线粒体动态过程进行长时间示踪。因此，开发一种高亮度、高光稳定性荧光染料对于线粒体的长时间荧光成像以及超分辨成像显得尤为迫切。

发明内容

本发明提供了一种高亮度、高稳定性适用于线粒体成像的荧光染料，一定程度上解决了商用线粒体定位荧光染料亮度、光稳定性不足的问题。具体结构以1,8-萘酰亚胺为基本单元，通过在萘酰亚胺的供电子一端引入氮杂环丁烷，一定程度上抑制了染料的TICT，从而提高了染料的亮度和稳定性。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，从而达到借助荧光显微镜对线粒体进行长时间追踪与观察的目的，并可用于超分辨荧光成像领域。

本发明一种高亮度、高稳定性线粒体荧光染料，其结构式如下所示：

一种高亮度、高稳定性线粒体荧光成像染料的合成方法，合成路线如下：

具体合成步骤如下：

(1)中间体4-氮杂环丁烷-1,8-萘酐的合成

将4-溴萘酐、无水硫酸铜、氮杂环丁烷溶于N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中，升温至110-120℃，反应8-12h后减压除去溶剂，硅胶色谱柱分离得到4-氮杂环丁烷-1,8-萘酐。

(2)中间体N-乙胺基-4-氮杂环丁基-1,8-萘酐的合成

化合物4-氮杂环丁基-1,8-萘酐溶于乙醇，向其中滴加二乙胺，缓慢升温 70-85℃搅拌，反应8-12h后减压除去溶剂，硅胶色谱柱分离得到N-乙胺基-4- 氮杂环丁基-1,8-萘酐。

(3)中间体N-(2-丁酰氯)-4-氮杂环丁基-1,8-萘酐的合成

化合物N-乙胺基-4-氮杂环丁基-1,8-萘酐及氯乙酰氯、三乙胺于二氯甲烷中，15-30℃下反应6-8h，反应结束后减压除去溶剂，硅胶色谱柱分离得到N-(2- 丁酰氯)-4-氮杂环丁基-1,8-萘酐。

(4)化合物Mito-AAze的合成

化合物N-(2-丁酰氯)-4-氮杂环丁基-1,8-萘酐、三苯基膦、碘化钾溶于乙腈，升温至120-140℃搅拌10-16h，反应结束后减压除去溶剂，硅胶色谱柱分离得到化合物Mito-AAze。