[发明专利]用于铝离子检测与细胞成像的小分子荧光探针及其应用

说明书

本发明公开了用于铝离子检测与细胞成像的小分子荧光探针及其应用，本发明所述的荧光探针为简单常规小分子(1苯环，分子量小于198)，且毒副作用小，原料来源广泛。检测铝离子时只需借助简单紫外光照射，不受共存离子的干扰，可快速比色判断，通过荧光光谱更能准确定量铝离子含量。将本发明所述的荧光探针分子在试纸结合紫外光照射可快速检测铝离子的存在，待测试液配成溶液可运用荧光光谱定量测定，且检测限较小。

【技术领域】

本发明涉及检测技术领域，具体涉及用于铝离子检测与细胞成像的小分子荧光探针及其应用。

【背景技术】

金属铝因其优良的化学物理性质，被广泛的运用与生产生活各个领域，如自水处理厂、食品添加剂、药物、止汗剂、除臭剂、铝制炊具、罐头、漂白面粉、抗酸剂、轻合金生产等。由于酸雨和人类活动的影响，环境中游离Al³⁺的暴露日益增多，虽然铝是生命系统的非必需元素，但Al³⁺的大小(0.051nm)和电荷，使其成为Mg²⁺(0.066nm)、Ca²⁺(0.099nm)和Fe³⁺(0.055nm)、Zn(0.060nm)等几个具有相似特征的必需元素的竞争性抑制剂，导致因肾功能不全而无法清除Al³⁺的患者出现透析性痴呆，以及肌萎缩性侧索硬化等疾病。此外，铝中毒会导致小细胞低色素性贫血、与铝有关的骨病(ARBD)和脑病，还可能产生一些类似于阿尔茨海默病的神经行为和神经病理变化。植物系统中的铝中毒同样也是一个严重的问题，特别是在酸性土壤(土壤的酸碱度低于5.0)，其中植物毒性Al³⁺占主导地位。通常，它会干扰根尖和侧根的细胞分裂，干扰控制糖磷酸化的酶活性，细胞壁多糖的沉积和几种必需营养素(钙、镁、钾、磷和铁)的吸收、运输和使用。

因此，研究出一种快速、简便、灵敏、成本低的Al³⁺检测方法对人类健康和生态环境保护，资源的合理开发利用有重要的现实意义。在各种检测分析方法中，荧光探针由于具有灵敏度高，对分析物损伤小和“裸眼”检测等优点而备受关注。而目前大部分Al³⁺检测的荧光探针都是具有较大共轭体系或者席夫碱类有机分子。荧光探针用于生物离子实时传感和荧光成像已成为现代医学和科学众多领域不可或缺的工具。例如中国专利CN201610128435-一种荧光探针的制备方法及其在铝离子检测中的应用，通过2-羟基-1-萘醛和碳酰肼以加热回流方式反应，得到荧光探针，提供的荧光探针结构中C＝N双键上的N原子受光诱导的电子转移效应的影响，在与铝离子结合后抑制了光诱导的电子转移效应，同时增强了平面共轭，两种机制共同导致荧光发射明显增强，对铝离子具有良好的选择性和灵敏度，实现了对铝离子的高选择性识别，在5×10^-6-4×10^-5mol/L范围具有较好的线性关系，检测限低至1.89×10^-8mol/L，是一种具有生色传感功能的荧光探针。

由于荧光技术的非破坏性、高灵敏度、瞬时响应和广泛的指示染料的可用性，与其他方法相比，在活细胞内检测金属离子的方面，荧光技术具有显著的优势。目前，铝离子的检测技术主要是运用大型仪器，原子光谱，紫外光谱，荧光光谱，已经报道和申请了专利的铝离子探针主要是通过复杂合成的含大的共轭基团或希夫碱类有机物(含3个以上苯环)，但其分子量大，毒性较大。

因此，迫切需要合成简单、快速高效、水溶性好和成本低的Al³⁺选择性荧光探针。

【发明内容】

针对现有技术中铝离子探针主要是通过复杂合成的含大的共轭基团或希夫碱类有机物(含3个以上苯环)，存在分子量大、毒性较大等不足，本发明提供了用于铝离子检测与细胞成像的小分子荧光探针及其应用，所述的荧光探针为简单常规小分子(1苯环，分子量小于198)，且毒副作用小，原料来源广泛。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：