[发明专利]一种钾离子荧光探针及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种钾离子荧光探针及其制备方法和应用，所述钾离子荧光探针具有式(I)所示的结构。本发明提供的钾离子荧光探针NK1合成步骤较短且结构简单，其中，ACLE作为K⁺识别单元，BODIPY衍生物作为荧光团和TPP作为线粒体靶向基团，三者配合，使所述钾离子荧光探针不仅在识别钾离子的过程中具有较高的选择性和灵敏度。NK1对人宫颈癌细胞(HeLa)毒副作用小，生物相容性高，还可以靶向线粒体。此外，本发明提供的NK1可定性监测细胞线粒体内钾离子内流或外流。

技术领域

本发明涉及生物材料技术领域，尤其涉及一种钾离子荧光探针及其制备方法和应用，特别涉及一种线粒体靶向的钾离子荧光探针及其制备方法和应用。

背景技术

线粒体钾(K⁺)通道是位于线粒体内膜中的一类转运蛋白。线粒体K⁺通道介导的细胞质和线粒体之间的K⁺流入可以调节线粒体膜电位，维持线粒体体积稳态，调节活性氧物质的浓度，并防止基质中的Ca²⁺超载。此外，线粒体K⁺通道在脑缺氧或心肌梗死过程中对细胞保护机制起着重要作用，也可作为癌症治疗的有效靶点。遗憾的是，由于缺乏有效的技术，如线粒体靶向荧光K⁺传感器，这些转运蛋白的分子鉴定和定位仍然不完全清楚。因此，为了监测线粒体跨膜K⁺通量与生物途径中的其他生物学参数之间的关系，迫切需要线粒体靶向荧光K⁺传感器的开发和应用。

2003年，He等报道了一种几乎不受Na⁺离子、对K⁺离子高度特异的钾离子配体TAC，其以三氮杂穴醚TAC作为K⁺离子配体，以4-氨基萘酰亚胺作为发色团合成了新型钾离子荧光传感器(A fluorescent sensor with high selectivity and sensitivity forpotassium in water[J].Journal of the American Chemical Society,2003,125(6):1468-1469)，结果显示该传感器在160mM Na⁺离子存在下仍对2-10mM K⁺有较大的荧光响应，可用于检测临床上细胞外K⁺离子浓度检测。由于该TAC配体具有优异的性能，因此成功开发了一些基于该配体的优异传感器。这是K⁺离子传感器研究史上的重大突破，其开发出的钾离子配体TAC一直沿用至今，被认为是最好的钾离子结合配体。但合成及其复杂，反应条件苛刻，整体产率极低。并且不能够实现线粒体靶向。

因此，本领域亟待开发一种合成简单，但选择性好且灵敏度高的线粒体靶向K⁺传感器来监测细胞内线粒体K⁺浓度变化。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种钾离子荧光探针，尤其在于提供一种线粒体靶向的钾离子荧光探针。所述钾离子荧光探针可靶向线粒体，对于钾离子的检测具有较高的选择性和灵敏度，同时可定性监测细胞内钾离子内流或外流，且合成方法简单。

为达此目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供一种钾离子荧光探针(NK1)，所述钾离子荧光探针具有式(I)所示的结构；

式(I)中，所述X为卤素。

本发明提供的钾离子荧光探针NK1中，(ACLE)作为K⁺识别单元，氟硼二吡咯(BODIPY)衍生物作为荧光团和三苯基膦盐(TPP)作为线粒体靶向基团，三者配合，使所述钾离子荧光探针不仅在识别钾离子的过程中具有较高的选择性和灵敏度，还可以靶向线粒体，且可以定性监测细胞内钾离子内流或外流。