[发明专利]一种有机染料化合物及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种有机染料化合物及其制备方法和应用，本发明的化合物发射波长在近红外波段，可以插入细胞膜内并且发射荧光强度对细胞膜的跨膜电位有响应。包含本发明式I化合物的荧光探针，可以实现在近红外波段对细胞膜电位进行检测，克服了传统荧光成像方法在生物组织内的穿透深度差的缺点，可以进一步实现在无创条件下对活体实验动物的神经信号进行实时记录。

技术领域

本发明属于发光化合物技术领域，尤其涉及一种有机染料化合物及其制备方法和应用。

背景技术

理解大脑高速信息处理过程中单个神经元及其连接的功能是脑科学研究的一个终极目标。这就需要在细胞以及亚细胞尺度上，以毫秒级时间分辨率对神经元动作电位进行快速记录。由于能够实时高通量地记录神经元活动，荧光成像在众多活体成像模式中脱颖而出，成为神经科学研究的重要技术手段。近年来，文献中报道了大量对于神经信号(如膜电位、钙离子、谷氨酸盐等)响应的荧光探针。然而，这些染料发射的荧光主要集中在可见区(400-700nm)，生物组织的穿透性差，现阶段神经信号的荧光成像必须依赖开窗或介入手段而且局限于浅表，这无法满足脑科学研究对人类自身大脑探索的需求。

近红外荧光成像利用近红外光波长长、散射低、在生物组织中穿透深度大的优势，因此可以实现在无创条件下生物体内深处的生理过程进行成像。相比于多光子成像，它使用宽场成像，成像速度快，因此可以实现对生物体内一些快速生理过程的实时记录。如果想要使用近红外荧光成像记录神经元膜电位的变化，就必须使用发射波长在近红外区域的近红外荧光探针，而这类探针还未见报道。

发明内容

本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明第一个方面提出一种式I化合物，其发射波长在近红外波段，可以插入细胞膜内。

本发明的第二个方面提出了一种上述式I化合物的制备方法。

本发明的第三个方面提出了一种包括上述式I化合物或上述式I化合物的制备方法制得的式I化合物的有机染料。

本发明的第四个方面提出了一种包括上述式I化合物或由上述式I化合物制备方法制得的式I化合物或上述有机染料的荧光探针。

本发明的第五个方面提出了一种上述式I化合物或由上述式I化合物制备方法制得的式I化合物或上述有机染料或上述荧光探针的应用。

根据本发明的第一个方面，提出了一种式I化合物：

或其生物学上可接受的盐、类似物；其中，

R₁、R₂各自独立为H、甲基、乙基、丁基、苯基、3-丙酸基或2-乙磺酸基；或R₁为羧酸丁酰基、4-琥珀酰亚胺酯丁酰基或2-(N,N,N-三甲基溴化铵基)乙基，R₂为H；或R₁与R₂结合为丙撑基或重氮基；

R₃为H，或与R₁、R₂结合为丙撑基；

R₄为H或甲氧基；

R₅、R₆各自独立为H；或R₅、R₆结合为3,4-乙烯二氧基或3,4-乙烯二亚胺基；或R₅为2-(2-(2-甲氧基乙氧基)乙氧基)乙氧基、R₆为H；

R₇为H或F；

R₈选自式A～式I所示结构中的任意一种：