[发明专利]一种乏氧荧光探针及其应用

说明书

本发明公开了一种乏氧荧光探针，具有荧光团和乏氧识别基团，所述乏氧识别基团为1‑5个吸电子基团取代的苯基偶氮，所述吸电子基团选自三氟甲基、氟基、硝基、氰基、磺酸基、磺酸酯基、羧基、脂基、酰氨基、烷酰基中的一种或几种。本发明所述的乏氧荧光探针能有效靶向线粒体，可用于细胞器乏氧循环检测，特别是用于细胞/组织/活体乏氧成像、生物标记或传感领域。

技术领域

本发明属于生物分析检测领域，涉及一种乏氧荧光探针，特别涉及一种靶向线粒体的近红外的循环乏氧荧光探针及其应用。

背景技术

肿瘤微血管网络中氧气扩散受限或短暂性血流不稳导致的乏氧，是实体肿瘤及肿瘤转移的一个典型特征。实时监测肿瘤乏氧对肿瘤的诊断、预后及治疗评估意义重大。据报道，乏氧对线粒体有双重作用，一方面会导致线粒体自噬，另一方面能促进线粒体生物合成，对维持细胞能量需求和氧化还原平衡有重要作用。人们为识别乏氧状态开发了多种检测方法，包括正电子发射断层成像，免疫染色，核磁共振以及光学成像。其中光学成像具有灵敏度高，时空分辨率高，无创成像的特点，更适合活体乏氧的原位实时成像。以多次乏氧-复氧循环为特点的循环乏氧近年来持续受到关注。循环乏氧上调乏氧诱导因子1(HIF-1)促进厌氧代谢的活性，与慢性乏氧状态相比，更能促进肿瘤血管生成，形成耐药性，导致肿瘤转移。因此，急需发展可逆乏氧荧光探针以实时动态监测循环乏氧。

乏氧激活的荧光探针主要依靠探针在乏氧区域内的还原酶作用下被还原，从而产生一系列生物效应。还原酶包括硝基还原酶、醌还原酶和偶氮还原酶等。乏氧靶向基团的选择对实现探针良好的乏氧选择性非常重要。

目前，人们通过还原硝基、喹啉、氮氧化合物、偶氮设计出乏氧发光探针。例如硝基类乏氧靶向基团主要是一些硝基芳环或硝基杂环化合物，其作用机理如下：

硝基首先淬灭芳杂环体系的荧光，在缺氧条件下，经还原型辅酶和硝基还原酶共同作用，被还原转变为羟胺、亚硝基和氨基化合物等细胞毒性物质，致使淬灭失效，化合物恢复荧光，实现乏氧显像。然而目前基于以上特征基团所报道的探针几乎都是不可逆的，无法实时动态检测循环乏氧。(Li,Y.；Sun,Y.；Li,J.；Su,Q.； Yuan,W.；Dai,Y.；Han,C.；Wang,Q.；Feng,W.；Li,F.Ultrasensitive Near-Infrared Fluorescence-Enhanced Probe forin Vivo Nitroreductase Imaging.J.Am.Chem.Soc. 2015,137,6407-6416；Luo,S.；Zou,R.；Wu,J.；Landry,M.P.A Probe for the Detection of Hypoxic Cancer Cells.ACSSens.2017,2,1139-1145；Komatsu,H.； Shindo,Y.；Oka,K.；Hill,J.P.；Ariga,K.Ubiquinone-Rhodol(UQ-Rh)for Fluorescence Imaging of NAD(P)H throughIntracellular Activation.Angew.Chem. Int.Ed.2014,53,3993-3995；Knox,H.J.；Hedhli,J.；Kim,T.W.；Khalili,K.； Dobrucki,L.W.；Chan,J.A bioreducible N-oxide-based probe for photoacoustic imaging of hypoxia.Nat.Commun.2017,8,1794-1802；Tian,X.；Li,Z.；Sun,Y.； Wang,P.；Ma,H.Near-Infrared Fluorescent Probes forHypoxia Detection via Joint Regulated Enzymes:Design,Synthesis,andApplication in Living Cells and Mice. Anal Chem.2018,90,13759-13766；Kiyose,K.；Hanaoka,K.；Oushiki,D.； Nakamura,T.；Kajimura,M.；Suematsu,M.；Yamane,T.；Terai,T.；Hirata,Y.；Nagano, T.Hypoxia-Sensitive Fluorescent Probes for in VivoReal-Time Fluorescence Imaging of Acute Ischemia.J.Am.Chem.Soc.2010,132,15846-15849.)。