[发明专利]一种用于生物体内铝离子检测与成像的探针的合成及应用

说明书

本发明提供了一种用于生物体内铝离子检测与成像的探针的合成及应用，属于检测技术领域。它解决了探针在水溶液中的低溶解度可能在成像过程中引起活细胞内自沉淀的错误信号，这将极大地影响生物系统中追踪Al3+的灵敏度和准确性。本发明设计并合成了一种新型磷光分子探针，通过在六硫代苯分子上修饰羧基，实现了铝离子特异性的检测，同时进一步在模型植物拟南芥中评估了活细胞中该探针对Al3+的成像性能。本发明通过在六(4‑羟基‑1‑苯硫基)苯(HHPB)分子中引入羧基设计并合成了一种铝离子特异性检测的新型磷光分子探针。利用独特的聚集诱导磷光(AIP)效应，开发了基于铝离子诱导的长寿命发射的时间门控发光检测方法。

技术领域

本发明属于检测技术领域，涉及一种用于生物体内铝离子检测与成像的聚集诱导磷光分子探针的合成及应。

背景技术

随着工业化的发展，较重和有毒的金属离子在人们生活和环境中的比重也在不断增加，并且金属离子在各种的生物学过程中发挥着不可或缺的作用，精确测量金属离子有着重要意义。铝作为地壳中第三丰富的元素，随着酸雨的增加，不断进入生态体系。目前的证据表明，铝离子的摄入对植物和人类等生物产生了显著的毒性。目前，有毒金属离子的定量和成像通常需要依赖荧光指示剂的准确性和特定的光学方法。尽管已经开发了针对Al3+的多种荧光探针，但是它们中的大多数基于具有聚集诱导猝灭(ACQ)特征的常规染料。这些ACQ荧光团经常遭受由激发光的长期照射下的聚集和显著的光漂白引起的亮度明显下降的影响。同时，因为目前开发的探针大多在水中的溶解性差，都需要有机溶剂的协助来实现Al3+定量测定和成像。探针在水溶液中的低溶解度可能在成像过程中引起活细胞内自沉淀的错误信号，这将极大地影响生物系统中追踪Al3+的灵敏度和准确性。

具有聚集诱导发光性质的分子(AIEgens)与聚集时具有ACQ特性的荧光团具有相反的光物理行为，它们在溶液中表现出弱或几乎没有发光，但在在聚集或固态下可以表现出明亮的发射。聚集诱导发光分子在开发新的传感策略方面展现出了优异的应用前景。过硫化芳烃化合物通常用于氧化还原传感器，配位聚合物和有机导体，但最近的研究表明这些化合物具有显著的聚集诱导磷光(AIP)特性。这些过硫化合物的磷光和荧光之间的转换可以通过多种外部刺激(例如自组装和分子堆积)来实现，我们最近的研究表明，通过控制六硫代苯分子聚集状态或质子化状态，可以使其在蓝光，绿光和黄色磷光之间进行可逆转换。这种独特的聚集诱导发光特征为通过将功能单元结合到过硫化分子中来开发磷光传感器的提供了重要的基础。

发明内容

本发明的目的是针对现有的检测所存在的上述问题，而提出了一种用于生物体内铝离子检测与成像的探针的合成及应用。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：

本发明设计并合成了一种新型磷光分子探针，通过在六硫代苯分子上修饰羧基，实现了铝离子特异性的检测，同时进一步在模型植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)中评估了活细胞中该探针对Al3+的成像性能。

具体步骤如下：

中间体{4-[五-(4-乙氧基羰基甲氧基-苯硫基)-苯硫基]-苯氧基}-乙酸乙酯(HHPB-6OCH2COOC2H5)的合成：将固定量的六(4-羟基-1-苯硫基)苯HHPB(0.5g)溶于50mlDMF溶剂中，并加入氯乙酸乙酯(580.0μL)和碳酸钾(1.7837g)，然后将混合物在70℃加热42小时。反应完成后，向反应混合物中加入大量水。浑浊开始变得清澈，一方面过量的碳酸钾溶解，另一方面未反应的原料溶解。此后，随着水逐渐增多，溶液开始变浑浊，析出大量固体，产生大量沉淀。

探针{4-[五-(4-乙氧基羰基甲氧基-苯硫基)-苯硫基]-苯氧基}-乙酸钠(HHPB-6OCH2COONa)的合成：将HHPB功能化的酯(HHPB-6OCH2COOC2H5)(0.6068g)溶解在20mlCH3OH溶液中，向混合溶液中加入NaOH(2M，1.5ml)溶液，在室温下搅拌5小时，得到黄色固体(0.5g，82％)，在紫外灯下显示出非常明亮的橙黄色荧光。