[发明专利]一种近红外荧光分子探针的构建及其在微量元素测定中的应用

说明书

本发明属于分析化学的荧光探针传感技术领域，涉及一种高灵敏度、高特异性的新型近红外荧光分子探针的构建及其在微量元素测定中的应用，其化学结构式如下：该探针经1步即可合成，工艺简单，成本低廉。可与水溶液或生物体内微量元素Cu²⁺发生特异性响应，并呈现出发射波长较长的红色荧光。在生物成像应用中，具有较强的组织穿透力及较弱的背景干扰。本发明是一种灵敏度高、特异性强的微量元素Cu²⁺检测试剂，可广泛用于检测水体、土壤或生物样本中微量元素Cu²⁺的检测和定量分析，在分析检测领域具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种新型近红外荧光分子探针的构建及其在微量元素测定中的应用，属于分析化学技术领域。

背景技术

铜（Copper，Cu）是广泛用于硬币，钎焊合金和供水管制造行业的金属污染物。同时，铜也是生物体内必需的一种微量重金属元素，是人体健康不可缺少的微量营养素，对于血液、中枢神经和免疫系统，头发、皮肤和骨骼组织以及脑、肝和心等内脏的发育和功能都有重要影响。人体Cu²⁺的摄入量建议为0.9 mg/d，过量摄取铜离子会导致严重的神经退行性疾病，如面克斯综合征，威尔森式综合征，家族性肌萎缩性侧索硬化症和阿尔兹海默症等。因此开发一种灵敏度高、特异性强的检测方法，以实现对食物、水、土壤以及人体组织中Cu²⁺的安全监测具有重要意义。

迄今为止，已有分光光度法、原子吸收光谱法、元素分析法等方法应用于Cu²⁺含量的测定。然而，这些方法存在预处理复杂、检测时间长且需要破坏生物样本等问题。相比之下，荧光成像分析法具有灵敏度高、特异性强、操作简单、成本低廉等优点，而且可实现在生物体内的实时监测，已经广泛用于各种生物小分子的检测中。Cu²⁺作为一种顺磁性的过渡金属离子，会导致荧光猝灭，因此，大多Cu²⁺荧光探针分子为淬灭型。但是，与信号增强检测模式相比，淬灭型荧光分子探针的灵敏度较低。而且，引起荧光淬灭的因素较多，这也导致这一类荧光探针的特异性较差。近年来，也有信号增强型荧光分子探针被开发，但大多存在着合成复杂、最大发射波长较短等缺陷。如CN 106967053 B 报道了一个可用于水溶液中Cu²⁺特异性检测的黄酮类荧光分子探针，该探针的最大发射波长为535 nm，导致其组织穿透能力较弱且容易受到细胞和组织背景荧光的干扰，限制了其大规模使用。因此，开发一种高灵敏度、强特异性的Cu²⁺近红外荧光分子探针具有重要的作用。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种合成简单、特异性强、灵敏度高的Cu²⁺近红外荧光分子探针。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。

一种新型近红外荧光分子探针的构建及其在微量元素测定中的应用，其化学结构式如式（I）所示：

式（I）

本发明还提供了上述一种荧光探针的制备方法，包括以下有效步骤：

将醋酸甲酚紫和DIPEA溶解于甲苯中, 缓慢滴入溶有碳酸三氯甲基酯的甲苯溶液。将反应体系置于90 ^oC加热回流3小时后取下反应，放冷至室温。向反应体系中加入溶有水合肼的甲苯溶液，室温下继续反应过夜。反应结束后，减压旋蒸除去溶剂，柱层析纯化后可得目标分子探针。

作为优选，所述合成步骤中，所述醋酸甲酚紫、DIPEA、水合肼的摩尔比为2:3:8。

本发明的合成如下所示：

本发明的机理如下所示：

相对现有技术，本发明的技术方案带来的有益技术效果：

1、本发明通过一步反应将氨基脲引入到醋酸甲酚紫上，合成了新型的Cu²⁺荧光探针，具有合成简单、原料易得、成本低廉的优点；