[发明专利]一种含十八碳烷基链的免洗且快速靶向线粒体的荧光探针及其应用

说明书

本发明公开了一种含十八碳烷基链的免洗且快速靶向线粒体的荧光探针，所述荧光探针是如(I)所示结构的咔唑假吲哚盐类化合物。该化合物能够在活细胞和组织中免洗且快速成像线粒体。特别是在大鼠的骨骼肌组织中，该探针能够清晰成像含有四种不同线粒体的线粒体网状结构，并且能够给出组织中线粒体分布的三维高清晰图片。该探针还能够实时追踪活细胞中线粒体形态的动态变化。与其功能相近的线粒体荧光探针比，本发明所述荧光探针具有价格低、光稳定性好、生物相溶性较好的特点。该探针还具有高的线粒体定位能力和低毒性，并且和Hochest33342、MTG和MTR具有良好生物相容性，在激光激发荧光生物标记领域具有潜在的应用价值。

技术领域

本发明涉及一种靶向线粒体的探针及其应用，尤其涉及一种含十八碳烷基链的免洗且快速靶向线粒体的荧光探针及其在活细胞和组织成像中的应用。

背景技术

为了获取更为本征的生物学信息，在完整的活性组织中原位成像细胞器是非常重要的。在活性组织中，细胞与相邻细胞及细胞外基质的相互作用形成了一个三维(3D)的网络以维持组织的特异性和体内平衡。在过去的很长一段时间内，细胞生物学的很多研究成果都是从体外培养的细胞中获得。但是最近的研究表明，体外培养的细胞和真实的组织之间确实存在着表型差异。因此，开发能够在组织中进行原位研究的工具是非常必要的。以生物荧光探针为基础的荧光成像技术是目前常用的原位研究活细胞和组织的强有力的工具。

线粒体是真核细胞内具有重要生理功能的细胞器之一，是细胞进行呼吸作用产生能量ATP的重要场所。在活细胞尤其是活体组织中实时、原位观察线粒体的数量、分布和形态变化是具有重要意义的。目前，研究者通常使用荧光成像技术来完成对线粒体实时、原位观察。基于各种机理、高效识别细胞内线粒体的荧光探针是成像活细胞内线粒体的有效工具。开发免洗且快速靶向线粒体的探针有助于人们获得原位、实时的荧光图片。

目前尽管有很多荧光探针能够在体外培养的活细胞中成像线粒体，但是它们在活性组织中的应用并不理想。例如，Sarkar等人报道了一个具有红光发射的双光子型线粒体探针并将其应用于大鼠海马组织切片成像中(Sarkar,A.,R.,et al.,2014.Anal.Chem.86,5638-5641)。Liu等人报道了一个双光子的线粒体粘度探针，该探针能够成像大鼠的肝脏组织切片中线粒体的粘度(Liu,F.,et al.,2013.Chem.Eur.J.19,1548-1553)。Li等人报道了一个近红外发光的线粒体探针来检测线粒体的pH，并将其应用于斑马鱼成像中(Li,P.,etal.,2014.Chem.Commun.,50,7184-7187)。上述报道的探针的组织成像图片都很模糊，无法给出线粒体数量、分布和形态变化的准确信息。主要原因在于两点：一是这些探针需要洗；二是探针的染色时间长。一般来说，在细胞成像过程中，没有与靶标结合的探针会发出荧光，因此需要洗去这些游离的探针以提高信噪比。但是在组织成像过程中，组织内部无法洗涤，导致游离的探针会降低图片的信噪比。此外，对于组织染色，探针染色时间长也是一个不利因素。离体的组织会在短时间内发生自溶，因此需要探针能够快速染色。因此，为了在活体组织中得到具有高保真度的荧光图片，开发免洗且可以快速染色线粒体的探针非常需要和迫切，是目前亟待解决的科研课题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明要解决的问题是提供一种含十八碳烷基链的免洗且快速靶向线粒体的荧光探针及其在活细胞和组织成像中的应用。

本发明所述的含十八碳烷基链的免洗且快速靶向线粒体的荧光探针，其特征在于：该荧光探针是式(I)所示结构的化合物：

式(I)所示化合物的化学名称为：(E)-1,3,3-三甲基-2-(2-(9-十八烷基-9H-咔唑-3基)乙烯基)-3H-假吲哚碘盐。简称为：Mito-19。

上述式(I)所示化合物(Mito-19)的制备方法概述如下：