[发明专利]一种用于荧光标记的水溶性吲哚菁绿染料及其合成方法

说明书

本发明公开了一种用于荧光标记的水溶性吲哚菁绿染料及其合成方法，通过在芳基上引入磺酸基团对吲哚菁绿‑羧酸分子进行修饰，合成了一种具有良好水溶性的吲哚菁绿染料，能在短时间内标记含胺(‑NH₂)的蛋白质、抗体和胺修饰的寡核苷酸，初步的细胞标记实验表明，该化合物可高质量的用于叠氮‑糖的代谢标记细胞膜。

技术领域

本发明属于荧光染料的合成技术领域，具体涉及一种水溶性吲哚菁绿染料及其合成方法。

背景技术

吲哚菁绿(indocyanine green,ICG)，是由卡内基梅隆大学的Alan Waggoner和他的同事们在1990年代早期发现的一种花菁染料，ICG染料比CY系列的花菁染料毒性更低，有更高的安全性及更好的光稳定性，是被美国食品药品管理局(FDA)批准为临床使用的近红外成像试剂。ICG染料主要具有以下优点：(1)ICG是一种具有近红外特征吸收峰的花菁染料，它的吸收波在近红外范围为800～835nm，近红外光在组织中的穿透深度较大，且受生物组织本底的影响较小，由于ICG具有近红外吸收和发射荧光特性，可作为一种优良的体内组织穿透剂。(2)ICG可以在血浆和全血液中几乎完全与血浆蛋白结合，其几乎完全留在血管中而不易向外扩散，因此被作为一种常用的血管造影剂使用。(3)ICG还常用于测定心输出量、肝脏功能、肝血流量和眼科血管造影术。它有一个最大吸收光谱在800nm附近，这些红外波段可以穿过视网膜层，相比荧光素血管造影ICG血管造影图像允许进入更深的血液循环。(4)ICG的半衰期为150到180秒，没有任何已知的代谢产物，仅通过肝脏和胆管排出，并且完全由肝脏胆汁退出循环，因为它不被肠粘膜吸收，可归类为低毒性。(5)ICG还能够强烈地吸收光能将其转化为热能或产生单线态氧，可用于光热治疗(PTT)或光动力治疗(PDT)。还有文献报道在手术中用ICG进行荧光成像，可以对某些原位及转移肿瘤和其前哨淋巴结进行定位。综上所述，ICG在临床上已经得到了广泛的应用。

但由于ICG分子内两边碳链末端均为磺酸，没有羧基，无法通过羧基与氨基反应来将染料标记到含胺的核酸和多肽小分子上，针对这一问题，在对其结构和应用性多年研究探索中，已经发展出将ICG分子内一边的C₄-磺酸替换为己酸的ICG-carboxylic acid(CAS：181934-0908)，并在此基础上还开发出了许多其他衍生物，常见的具有商业价值的主要有如下化合物：

ICG-COOH(CAS：181934-09-8)是一种具有代表性的胺反应基团的化合物。由于它对一级胺(-NH₂)具有快速、高特异性的反应，能在短时间内标记含胺(-NH₂)的蛋白质、抗体和胺修饰的寡核苷酸，还能与各种生物分子底物(如肽、酶等)以及一些含有氨基官能团小分子结合，实现荧光标记。同时其也是合成各类ICG衍生物及具有特定功能的探针的重要中间体。Ji Young Park团队报道，以ICG-COOH合成的肝细胞显像剂探针(简称HIA，λem＝817nm)，用于活体近红外成像，可以直接显示和跟踪肝损伤动物中移植的富含人多功能干细胞的源肝细胞，有望成为富含人多功能干细胞的源肝细胞用于药物筛选和细胞替代治疗时的有效工具。

Xiao-Guang Yang团队将单胺氧化酶A抑制剂异烟肼(INH)与肿瘤靶向近红外七甲胺菁染料结合合成了一系列的抗肿瘤化合物，经评估表明其几乎都有中等的抗肿瘤疗效，在晚期前列腺癌的治疗方面是非常有发展前景的工具，其中一个抗肿瘤化合物就是直接以ICG-COOH为原料合成。

综上所述，ICG-COOH已被开发出了多方面的用途，但其本身有一个明显的缺点就是在水中的溶解性较差，水溶性较差不利于生物体内应用，如在水做溶剂的条件下直接对细胞进行标记染色，阻碍了其在此方面的应用及推广。

发明内容

为了解决ICG-COOH水溶性不好这一问题，本发明提供了一种水溶性吲哚菁绿染料，并为该染料提供一种合成方法。