[发明专利]一种双细胞器成像、细胞活力评估和光动力癌细胞消融的荧光探针及制备和应用

说明书

本发明涉及一种双细胞器成像、细胞活力评估和光动力癌细胞消融的荧光探针及制备和应用，荧光探针的化学结构为式(I)所示的化合物：该荧光探针Mito‑TTPE含有吡啶阳离子部分，通过与电负性线粒体膜静电作用来靶向线粒体；另外，该荧光探针Mito‑TTPE选择乙酰氧基作为酯酶可激活位点，其在活细胞中被线粒体酯酶水解后，部分转化为蓝色放射性的LD‑TTP，可在LDs中特异性积累，由于Mito‑TTPE这种独特的双色放射和双细胞器靶向变化被酯酶水解控制，所以Mito‑TTPE可以用于评估细胞活力；此外，荧光探针Mito‑TTPE具有更强的D‑π‑A效应，产生ROS的能力明显高于LD‑TTP，因此对光动力癌细胞消融具有强大的作用。

技术领域

本发明属于有机荧光探针领域，具体涉及一种双细胞器成像、细胞活力评估和光动力癌细胞消融的荧光探针及制备和应用。

背景技术

荧光探针辅助的荧光成像技术因其无侵入性、高灵敏度以及亚细胞水平上生物物种的原位和实时可视化，已成为一种强大的工具。目前，许多探针已经被开发出来用于细胞内活性物质和/或单/双细胞器的成像。然而，由于π-π堆积和其他非辐射途径，传统荧光团往往存在聚集荧光猝灭(Aggregation-caused Quenching,ACQ)效应，可能导致聚集状态下荧光发射变弱，容易发生光漂白。唐本忠团队于2001年首次提出的一类新型聚集诱导发光(Aggregation Induced Emission,AIE)发光剂可以完美地解决ACQ问题(J.Luo,Z.Xie,J.W.Y.Lam,L.Cheng,H.Chen,C.Qiu,H.S.Kwok,X.Zhan,Y.Liu,D.Zhu and B.Z.Tang,Aggregation-induced emission of 1-methyl-1,2,3,4,5-pentaphenylsilole,Chem.Commun.,2001,18,1740-1743.)。AIE发光剂(AIEgens)在溶液中无放射性或微放射性，但由于分子内动力的限制(Restriction of Intramolecular Motions,RIM)，在聚集状态下发出强烈的荧光。利用其固有特征，AIE发光剂通常表现出较大的Stokes位移、优越的光稳定性和高灵敏度，在监测生命系统中酯酶活性等生物活性物质方面具有良好的潜力。例如，李振等人研究了一种基于AIE原理的生物探针(DEAM)，通过与酯酶可识别的乙酰氧基单元整合来感知细胞内酯酶活性。此外，最近的证据表明，一些AIE荧光探针也可以在光照射下产生活性氧(Reactive Oxygen Species,ROS)，使其成为光动力治疗(PhotodynamicTherapy,PDT)的有效光敏剂。例如，唐本忠等人合理构建了一个H₂O₂响应的AIE探针TTPy-H₂O₂，用于成像引导下的细胞器靶向和光动力癌细胞消融。王建国等人研发了一种LDs靶向和AIE活性光敏剂TPECNPB，作用于癌细胞内H₂O₂激活荧光引导PDT。赵娜等人通过将苯丁酸氮芥的抗癌药物与AIE活性光敏剂偶联，开发了一种协同化疗-光动力癌症治疗进行溶酶体/线粒体双靶向和图像引导的癌症治疗方法。虽然现有基于AIE原理的生物探针具有优越的性能，但一种能够进行线粒体/脂滴(LDs)双成像、检测细胞活力和同时用于癌细胞PDT的AIE荧光探针确很少被研究。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双细胞器成像、细胞活力评估和光动力癌细胞消融的荧光探针，该荧光探针Mito-TTPE含有吡啶阳离子部分，通过与电负性线粒体膜静电作用来靶向线粒体；另外，该荧光探针Mito-TTPE选择乙酰氧基作为酯酶可激活位点，其在活细胞中被线粒体酯酶水解后，部分转化为蓝色放射性的LD-TTP，可在LDs中特异性积累，由于Mito-TTPE这种独特的双色放射和双细胞器靶向变化被酯酶水解控制，所以Mito-TTPE可以用于评估细胞活力；此外，荧光探针Mito-TTPE具有更强的D-π-A效应，产生ROS的能力明显高于LD-TTP，因此对光动力癌细胞消融具有强大的作用。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：