[发明专利]一种检测一氧化碳的荧光探针及其应用

说明书

本发明提供了一种检测一氧化碳的荧光探针，其化学结构式为：。上述荧光探针可以检测溶液、细胞或生物体中的一氧化碳。本发明提供的CO荧光探针属小分子类荧光探针，目前针对CO识别的小分子荧光探针报道的并不多，尤其是识别细胞内质网中CO的荧光探针并未有报道。本发明提供的检测CO的荧光探针，当向其加入CO后荧光显著增强，该结果及其现象为生物学成像应用奠定了理论基础，预示其在激光荧光生物标记领域具有潜在的应用价值。相应的，利用本发明的探针通过荧光成像技术检测CO可于评价和研究细胞内CO的含量和生理功能，尤其是其还可以检测细胞内质网中的CO，对研究细胞内质网中的CO生理功能有潜在的应用价值。

技术领域

本发明属于分析化学技术领域，具体涉及一种检测一氧化碳的荧光探针及其应用。

背景技术

一氧化碳（CO）长期以来一直被认为是一种有毒污染物，因为它与血红蛋白有很强的亲和力，这可能导致吸入会产生致命的后果。CO通常被称为“无声杀手”，因为它无味、无色，而且特别难以感知。尽管CO具有致命的特性，但从各种研究中可以明显看出，CO还是一种气体传递分子，在预防炎症、血管疾病甚至癌症方面具有重要的治疗潜力。它在神经、心脑血管和免疫系统内发生的各种生理和病理过程中起着重要的控制作用。CO还可通过刺激可溶性鸟苷酸环化酶防止急、慢性高血压和血管收缩。内源性CO可抑制气道平滑肌细胞增殖，可抑制内皮细胞凋亡，可预防高氧及缺血性肺损伤。这些方面的发现加深了CO在生物学中的研究意义。

同时，科学家发现内源性CO的产生少量是依赖NADPH通过微粒体脂质的过氧化产生，大部分是血红素在血红素氧合酶（Heme Oxygenase，HO）的作用下产生。目前对于HO已有许多研究，这一酶的三种同型被鉴定为：HO-1、HO-2和HO-3。HO-1是由游离的血红素分子引发的诱导型亚型，可以降解血红素，主要见于脾脏和肝脏。HO-2和 HO-3主要存在于大脑和睾丸中。HO-1广泛分布于血细胞和代谢活跃的组织器官如脾脏和肝脏的细胞滑面内质网。而微粒体是细胞被匀浆破碎时，内膜系统的膜结构破碎后自己重新封闭起来的小囊泡，主要是内质网。因此，内质网是内源性CO产生的主要细胞器。由于缺乏对这种活性小分子选择性监测的方法，CO的生理功能仍然难以捉摸。因此，发展方法直接跟踪CO在生命系统的功能具有十分重要的科学意义。

虽然已经建立了电化学分析、气相色谱、比色法等传统方法来检测CO，但这些方法不能在无创的情况下选择性地检测生命系统中的CO。相比之下，荧光检测技术由于其高灵敏度和实时无损检测方法而具有很高的吸引力。最近报道了一种基于Pd(0)介导反应的CO荧光探针，用于高选择性检测活细胞中的CO。事实上，可以检测活细胞中CO的荧光探针的数量很少，并且大部分设计是基于过渡金属（例如，Pd、Rh、Fe等）介导的反应。因此，迫切需要开发能够直接跟踪CO在生物系统中的产生、运输和分布的荧光探针，以阐明CO在生理和病理作用中的机制行为。到目前为止，目前还没有任何可以选择性检测活细胞中内质网CO的靶向荧光探针的报道。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明提供一种检测一氧化碳的荧光探针，响应速度快、抗干扰能力强，而且该探针能够定位内质网。

本发明的另一目的是提供一种上述荧光探针在检测生物细胞内一氧化碳的应用。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。

一种检测一氧化碳的荧光探针，其化学名称为3-硝基-N-(2-氨乙基)-4-甲基苯基-1-磺酰胺萘酰亚胺，简称Na-CM-ER，其化学结构式如式（I）所示：

式（I）。

上述荧光探针的制备方法，包括以下步骤：

（1）三乙胺存在下，乙二胺和4-甲苯磺酰氯在二氯甲烷中室温反应生成N-(2-氨乙基)-4-甲基苯-1-磺酰胺（1）；