[发明专利]一种具有脂滴和线粒体双色成像功能的单分子荧光探针及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种具有脂滴和线粒体双色成像功能的单分子荧光探针及其制备方法和应用。本发明的单分子荧光探针，其结构如式(Ⅰ)所示：其中，Rsupgt;‑/supgt;选自碘离子、溴离子、氯离子、对甲苯磺酸离子、三氟甲磺酸离子中的至少一种。该单分子荧光探针能够同时靶向脂滴和线粒体并发出不同颜色荧光，其中在脂滴内的激发波长是405nm，使脂滴显示出青色荧光，在线粒体内的激发波长是561nm，使线粒体显示出红色荧光。此外采用本发明的探针能够实时监测活细胞或活体内脂滴和线粒体的动态变化，对研究脂滴和线粒体的相互作用具有重要意义。

技术领域

本发明涉及荧光检测技术领域，尤其是涉及一种具有脂滴和线粒体双色成像功能的单分子荧光探针及其制备方法和应用。

背景技术

在真核细胞中，细胞器通过空间区域化使互不相容的生化过程得以顺利进行。然而，不同细胞器之间也不是完全孤立的，它们彼此之间相互配合并紧密接触，形成了细胞器相互作用网络。相关研究表明，细胞器之间的相互作用在多种生命过程中具有重要的作用，因此，研究不同细胞器的时空分布与相互作用具有十分重要的价值，特别是密切相关的细胞器，比如脂滴(Lipid droplet，LDs)和线粒体(Mitochondria)。作为广泛存在大多数细胞中高度动态的细胞器，脂滴和线粒体被证明在相关生物事件中存在相互作用。例如，脂滴中储存着线粒体β-氧化的底物，在缺乏营养时，甘油三酯先被酯酶水解成游离的脂肪酸，再递送到线粒体进行β-氧化，在这个过程中线粒体和脂滴直接接触。因此，在活细胞和体内系统监测和深入研究脂滴和线粒体之间的动态相互作用，对于了解它们在相关生物事件和代谢疾病中的作用至关重要。

相关技术中，研究线粒体和脂滴相互作用的方法主要包括透射电镜法和小分子荧光探针标记法。其中，透射电镜法是采用透射电镜直接观察线粒体和脂滴之间存在相互作用，但该方法不能在活细胞中检测相互作用的动态过程；小分子荧光探针标记法具有分辨率高、灵敏度强、特异性好、可以原位检测活细胞样品等优点，且借助荧光显微镜还可以实时监测线粒体和脂滴动态相互作用过程，然而在实际应用过程中，采用该方法需要分别用线粒体探针MitoTracker和脂滴探针BODIPY 493/503对其进行标记，然后进行相互作用研究，这可能会存在探针相互干扰，且需花费大量时间摸索染色条件等问题。基于此，发明一种可同时靶向脂滴和线粒体且发出不同颜色荧光的单分子荧光探针以实现同时区分并双色成像脂滴和线粒体是现阶段本领域的研究目标，相关技术中，有三个单分子荧光探针被报道能用于双色成像脂滴和线粒体，然而其报道的三个单分子荧光探针都属于反应型荧光探针，需要在细胞器内发生化学反应才能实现双色成像脂滴和线粒体(ACS Sens.2021,6,1595-1603；Anal.Chem.2021,93,3602-3610；Biomaterials 2020,242,119924.)。这可能会影响细胞器的状态甚至引起细胞毒性，难以用于监测脂滴和线粒体的真实状态。

因此，亟需寻求一种可同时靶向脂滴和线粒体且发出不同颜色荧光的非反应型单分子荧光探针。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种具有脂滴和线粒体双色成像功能的新型单分子荧光探针及其制备方法和应用，该单分子荧光探针能够同时靶向脂滴和线粒体并发出不同颜色荧光。

本发明还提出一种具有脂滴和线粒体双色成像功能的单分子荧光探针的制备方法。

本发明还提出一种具有脂滴和线粒体双色成像功能的单分子荧光探针在制备脂滴和/或线粒体检测试剂中的应用。

本发明还提出一种具有脂滴和线粒体双色成像功能的单分子荧光探针在制备研究脂滴和线粒体相互作用检测试剂中的应用。

本发明还提出一种具有脂滴和线粒体双色成像功能的单分子荧光探针在制备同时检测脂滴和线粒体试剂中的应用。

本发明的第一方面，提供了一种具有脂滴和线粒体双色成像功能的单分子荧光探针，其结构如式(Ⅰ)所示：