一种识别过氧化氢的比率型荧光探针的制作方法

本发明涉及一种比率型识别过氧化氢（H₂O₂）的荧光探针，尤其涉及一种比率型专一识别H₂O₂的四苯乙烯类化合物荧光探针；属于有机小分子荧光探针领域。

背景技术：

过氧化氢(H₂O₂)在各种生理过程中发挥重要作用，H₂O₂水平异常与许多类型的疾病如癌症、糖尿病、唐氏综合症和罕见病相关联。近来，H₂O₂已证实是学术界与人类重大疾病相关的活性小分子。基于此，在体内和体外对H₂O₂的检测也引起人们的高度重视。

目前，H₂O₂的检测手段主要分为两类：直接法和间接法。直接法是一类直接利用H₂O₂自身物理、化学性质对其进行分析检测的方法，包括原子吸收、发射光谱法和离子选择性电极法；间接法是一类利用H₂O₂的识别位点进行检测，主要是通过设计合成光物理性质较好的荧光平台，基于该平台的荧光探针进行在体外和生物体内进行检测。但是，综合分析目前报道的H₂O₂荧光探针主要存在以下不足：第一，在利用比率型荧光探针检测H₂O₂依然很难，由于合成探针的本身大多数为荧光增强型的光谱特点；第二，非比率型过氧化氢探针的应用范围较为狭窄；因为非比率型探针对过氧化氢的检测受外界因素，比如探针浓度等因素影响较大。基于此，开发新型比率荧光探针在比率型识别过氧化氢的荧光探针尤为重要，有着重要的实际应用价值。

技术实现要素：

针对上述现有技术的不足，本发明提供了一种在检测H₂O₂的比率型荧光探针，并研究其光谱性质。

本发明所述识别过氧化氢的荧光探针，其特征在于：所述荧光探针命名为TPENS-O，其化学结构式如式（I）所示：

（）。

上述TPENS-O制备方法是：

将化合物1与4-溴甲基苯硼酸酯以DMF做溶剂，碳酸钾做碱，在氮气保护下室温反应6h。反应结束后，柱层层析得到TPENS-O。

上述TPENS-O的制备反应式如下：

本发明所述识别过氧化氢的荧光探针内检测H₂O₂。

上述的应用中：所述荧光探针是以荧光比率改变的方式实现H₂O₂的识别。

相关实验证实：本发明所述的荧光探针TPENS-O在混合体系内荧光比率改变明显，而在过氧化氢存在的条件下430nm荧光淬灭, 550nm荧光增强，证明该探针可能是过氧化氢探针（图1）。在H₂O₂选择性试验中，当用360nm光激发，只有H₂O₂发生比率型变化显著（图2）；在H₂O₂滴定实验中（图3），随着过氧化氢的逐渐增加，探针TPENS-O荧光比率改变明显。推断，该探针在细胞内能检测到细胞器的过氧化氢活性分子。

基于上述实验结果，可以证明本发明所述的比率专一识别H₂O₂的荧光探针是一类新型的高选择性荧光探针分子，该探针的识别机理是通关荧光团中过氧化氢的识别位点硼酸酯与过氧化氢发生氧化反应导致的荧光团荧光发射改变，识别产物荧光增强。其识别反应产物如（II）所示：

（I）。

本发明提供的比率型识别过氧化氢的化合物荧光探针与其功能相近的传统的过氧化氢荧光探针相比具有显著优势，且本发明所述化合物在体外对活性小分子高选择性检测和合成手段也具有新颖性和简便性。本发明的荧光探针在通过荧光比率改变为检测过氧化氢提供荧光平台，该探针及其研究为生物学成像应用奠定了理论基础，预示该探针在活细胞内过氧化氢的检测的实现提供重要工具。

附图说明

图1：探针本身及其在过氧化氢存在下的荧光光谱。激发波长360 nm。

图2：探针对过氧化氢的选择性。激发波长为360 nm；探针母液的浓度：10^-3M，选择性离子的浓度为0.05 mM。

其中：激发波长为360nm；探针母液的浓度：10^-3M，选择性离子的浓度为0.05 mM。

图3：H₂O₂的滴定图。

H₂O₂的滴定实验；其中激发波长为360 nm；探针母液的浓度:10^-3M，取10μL探针母液稀释2ml进行，加入不同量的H₂O₂滴定。

具体实施方式

实施例1

TPENS-O的合成：

将0.35g (1mmol) 化合物1，0.25g (1.1mmol) 4-溴甲基苯硼酸酯，碳酸钾50mg，溶于20mL DMF中，在氮气保护下室温反应6 h，反应结束，用流动相CH₂Cl₂/CH₃OH=100:1，过硅胶柱得到TPENS-O。

¹H NMR (400 MHz, DMSO-d₆) δ 8.11 (d, J = 2.1 Hz, 1H), 8.06 (d, J = 7.9 Hz, 1H), 7.97 (d, J = 8.1 Hz, 1H), 7.73 (d, J = 7.7 Hz, 1H), 7.57 (d, J = 7.7 Hz, 1H), 7.50 – 7.46 (m, 0H), 7.41 – 7.36 (m, 0H), 7.16 – 7.14 (m, 2H), 7.15 – 7.12 (m, 3H), 7.04 (d, J = 1.8 Hz, 1H), 7.01 (d, J = 1.9 Hz, 1H), 6.99 (s, 0H), 5.40 (s, 1H), 1.31 (s, 6H)。

实施例2

TPENS-O对过氧化氢的响应：

预先准备1份10 mL的10^-3 M本发明的探针N, N-二甲基甲酰胺溶液，然后分别取5μL加入两个相同的5mL容量瓶中，其中一个瓶中加入过氧化氢当量为探针当量的50倍，用PBS/DMF(V:V=1:1)的溶液稀释到3mL，然后进行荧光检测（λ_Ex= 360nm），结果见图1。

结论：表明该探针对过氧化氢响应。

实施例3

TPENS-O对过氧化氢的选择性(见图2)：

其中：激发波长为360 nm；探针母液的浓度：10^-3M，选择性离子的浓度为0.1mM。取5μL探针母液稀释3ml进行，后取3mL的上述稀释液，加入各种离子进行光谱测试,其中各种离子浓度均为0.1mM。探针的测试环境均为PBS/DMF(V:V = 1:1)缓冲溶液。

结论：测试结果表明，探针TPENS-O对过氧化氢具有高选择性。

实施例 4

过氧化氢的滴定：

配制10 mL浓度为0.05 mM H₂O₂的水溶液及本发明的探针母液（浓度为10^-3M）作为备用。将过氧化氢浓度从0当量滴定到200当量并进行荧光检测（λ_Ex= 360nm, λ_Em= 430nm, λ_Em= 550nm），计算各体系中荧光强度，建立荧光强度与过氧化氢浓度标准曲线 (见图3)。