[发明专利]一种快速响应型近红外光电活性受体及其合成方法与应用

说明书

本发明公开了一种快速响应型近红外光电活性受体及其制备方法与应用。其特征是以酰基硫脲为桥联基团将蒽醌和硅杂罗丹明螺内酰胺组合成快速响应型近红外光电活性受体，基于Hg²⁺离子特异性脱硫环化反应，开启硅杂罗丹明螺内酰胺环，实现了对水相中Hg²⁺离子的高灵敏度特异性检测。本发明提供的受体化学与生物稳定性好，具有近红外显色能力和荧光响应特性，不受干扰离子和碱性环境的影响，检测pH范围宽(pH 4.17‑14.0)，尤其是响应时间短(10s)，达到即时响应的效果，特别适用于活体细胞和斑马鱼中Hg²⁺离子的荧光成像分析，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于光电功能材料技术领域，具体涉及一种快速响应型近红外光电活性受体及其合成方法与应用。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

重金属汞不会自然降解，是一种具有很强生理毒性的环境污染物。生物从环境中摄取汞，经过食物链的生物放大效应，进入人体蓄积，导致中枢神经系统、肾脏以及内分泌系统的疾病，严重威胁人类的健康。因此，快速、灵敏、高选择性监测Hg²⁺离子对环境保护及人类健康具有重要的意义。

目前，荧光探针技术凭借其分析灵敏度高和易于实施细胞成像等特点而被广泛用于Hg²⁺离子的检测，尤其是发射波长在650-900nm范围的近红外荧光探针，用于活体检测或生物样品分析具有更大的优势，原因在于生物样品在此波长范围内的光吸收及自发荧光更弱，使分析检测免受背景荧光的干扰。此外，近红外光的能量更低，可减少对生物组织的光损伤。因此，具有更好的应用前景。

硅杂罗丹明的发射波长位于650-720nm，是构建近红外荧光探针的理想光信号平台。基于硅杂罗丹明的荧光探针不仅具有满足生物样品检测要求的近红外光谱特性、背景荧光干扰更小，而且其螺环“开-关”控制对pH的敏感性更低，更适用于生物体系进行细胞成像分析(Zhao,M.；Guo,Y.-S.；Xu,W.-N.；Zhao,Y.-F.；Xie,H.-Y.；Li,H.-J.；Chen,X.-F.；Zhao,R.-S.；Guo,D.-S.Trend.Anal.Chem.2020,122,115704(1-24))。显然，开发基于硅杂罗丹明的新型近红外荧光探针，对生态环境和生物体系中特定目标底物的高效、安全检测具有非常重要的意义。

近年来，人们基于硅杂罗丹明设计合成了几种对Hg²⁺离子具有选择性识别的近红外荧光探针((1)Wang,T.；Zhao,Q.-J.；Hu,H.-G.；Yu,S.-C.；Liu,X.；Liu,L.；Wu,Q.-Y.Chem.Commun.2012,48,8781-8783.(2)Zhao,M.；Guo,Y.-S.；Xu,W.-N.；Zhao,Y.-F.；Xie,H.-Y.；Li,H.-J.；Chen,X.-F.；Zhao,R.-S.；Guo,D.-S.Trend.Anal.Chem.2020,122,115704(1-24).(3)Zhao,M.；Guo,Y.-S.；Fu,G.-D.；X.,A.-Q.；Shao,Q.-H.；Wang,Q.；Guo,D.-S.Spectrochim.Acta Part A 2021,248,119252(1-8)。然而，这些探针对目标底物的检测很难达到即时响应的水平，限制了此类近红外荧光探针在细胞及活体成像方面的应用效果。因此，亟需开发快速响应型近红外荧光探针，更好应用于环境和生物分析。

发明内容