一种用于肿瘤诊疗的荧光探针及其制备方法和应用与流程

本发明涉及肿瘤诊疗药物领域，具体而言，涉及一种用于肿瘤诊疗的荧光探针及其制备方法和应用。

背景技术：

癌症是威胁全球人类生命的最大杀手之一，也是当前医学研究领域中所面临的一个重大挑战。如何有效地对癌症进行预防和医治，已经成为科学研究中的当务之急。

在临床上，癌症的主要通过手术治疗、放射治疗以及化学治疗等三种方法进行治疗。但是，手术治疗存在风险高、创伤大及易产生并发症等缺陷；而放射治疗、化学治疗在杀死癌细胞时，也会给人体正常细胞也带来严重的损伤，大大降低了患者的生存质量。因此，发展高效、低毒的治疗手段对攻克肿瘤具有重大意义。

纳米技术的快速发展为癌症的诊疗带来了新的希望，通过优化材料，构建稳定、高效和安全的纳米载体，并利用纳米载体结合抗癌药物和高准确度的癌症诊断探针，整合药物靶向运输、活体示踪、药物治疗和预后监测等功能于一体的多功能纳米体系将是未来的研究趋势，而这将为有效地提高药物呈递效率和减轻药物毒副作用提供强有力的支持。

目前集药物靶向运输、活体示踪、药物治疗和预后监测等功能于一体的多功能纳米诊疗体系受到极大关注，也成为了研究的热点。纳米药物体系正在不断走向完善，未来也会有更多的、可用于癌症的诊断与治疗的纳米体系。

然而，如果想要更加安全可靠、并且高效低毒的利用纳米体系进行临床诊疗，还需要对纳米体系所存在的诸多基础问题进行深入探究，克服目前常见纳米材料所面临的瓶颈问题，例如：量子点属于无机重金属材料，易于在生物活体中富集且难以降解；纳米金/银颗粒对正常细胞活动和体内代谢有很大影响，且颗粒尺寸与形貌受环境影响较大，大幅度降低了其在肿瘤诊疗领域中的应用；纳米碳材料在生物体内分布复杂且难以降解，存在潜在的生物毒性；磁性纳米颗粒如四氧化三铁等，其颗粒尺寸的可控性对于其在靶向性准确定位及与药物载体结合后的稳定性有很大影响；脂类/聚合物纳米颗粒的尺寸难以控制，在活体中易于代谢降解且肿瘤靶向效果较差；介孔纳米材料的代谢能力较差，且所负载的诊疗药物与介孔材料之间的相互作用机制难以分析，以及对诊疗过程的影响也尚未得到全面而深入的研究。

因而，在将纳米体系真正应用于临床的诊断和治疗前，还需进一步研究、验证纳米体系对人体细胞、组织的相互作用与影响，深入分析细胞、组织、脏器层面的机理与机制，并充分考虑纳米体系的生物相容性及其对人体免疫系统的影响，同时纳米药物的量化和标准化生产也是不容忽视的问题。

有鉴于此，特提出本发明。

技术实现要素：

本发明的第一目的在于提供一种用于肿瘤诊疗的荧光探针，所述荧光探针为有机小分子探针，不仅结构简单、稳定，而且ph响应灵敏、肿瘤靶向性好，并具有毒性低、生物兼容性好等优点，能够用于活体肿瘤细胞靶向成像和精准治疗。

本发明的第二目的在于提供一种所述荧光探针的制备方法，本发明制备方法具有合成步骤少、方法简便，且操作简单等优点，适于大规模生产制备。

本发明的第三目的在于提供一种所述荧光探针在肿瘤诊疗和线粒体诱导凋零药物中的应用。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

一种用于肿瘤诊疗的荧光探针，所述荧光探针的结构如下：

r1-r2-x1-r3-x2-r4-r5(i)；其中，r1为带有或不带有取代基的c5-c30氮杂环基团；r2为c0-c30的取代或非取代的亚烷基、取代或非取代的亚芳基、取代或非取代的亚烷基芳基，或者取代或非取代的亚芳基烷基；x1为酯基、酰胺基、亚氨基、c0-c30的取代或非取代的亚烷基、取代或非取代的亚芳基、取代或非取代的亚烷基芳基，或者取代或非取代的亚芳基烷基；r3为c0-c30的取代或非取代的亚烷基、取代或非取代的亚芳基、取代或非取代的亚烷基芳基，或者取代或非取代的亚芳基烷基；x2为酯基、酰胺基，或者亚氨基；r4为c0-c30的取代或非取代的亚烷基、取代或非取代的亚芳基、取代或非取代的亚烷基芳基，或者取代或非取代的亚芳基烷基；r5为近红外染料分子基；所述近红外染料分子为ir-755及其衍生物、ir-780及其衍生物、ir-783及其衍生物、ir-797及其衍生物、ir-806及其衍生物、ir-808及其衍生物，或者ir-820及其衍生物中的一种。

优选的，本发明所述用于肿瘤诊疗的荧光探针的结构如下：

其中，r2为c0-c30的取代或非取代的亚烷基、取代或非取代的亚芳基、取代或非取代的亚烷基芳基，或者取代或非取代的亚芳基烷基；x1为酯基、酰胺基、亚氨基、c0-c30的取代或非取代的亚烷基、取代或非取代的亚芳基、取代或非取代的亚烷基芳基，或者取代或非取代的亚芳基烷基；r3为c0-c30的取代或非取代的亚烷基、取代或非取代的亚芳基、取代或非取代的亚烷基芳基，或者取代或非取代的亚芳基烷基；x2为酯基、酰胺基，或者亚氨基；r4为c0-c30的取代或非取代的亚烷基、取代或非取代的亚芳基、取代或非取代的亚烷基芳基，或者取代或非取代的亚芳基烷基；r6-r9、r12-r28分别独立的为氢，c1-c30的取代或非取代的烷基、取代或非取代的芳基、取代或非取代的烷基芳基，或者取代或非取代的芳基烷基；r10为c2-c30的取代或非取代的亚烯基；r11为c2-c30的取代或非取代的亚烷基；x3为卤素。

优选的，本发明所述用于肿瘤诊疗的荧光探针化合物(ii)中，r2为c1-c12的取代或非取代的亚烷基、取代或非取代的亚芳基、取代或非取代的亚烷基芳基，或者取代或非取代的亚芳基烷基；x1为酯基、酰胺基，或者亚氨基；r3为c1-c12的取代或非取代的亚烷基、取代或非取代的亚芳基、取代或非取代的亚烷基芳基，或者取代或非取代的亚芳基烷基；x2为酯基、酰胺基，或者亚氨基；r4为c0-c12的取代或非取代的亚烷基、取代或非取代的亚芳基、取代或非取代的亚烷基芳基，或者取代或非取代的亚芳基烷基；r6-r9、r12-r14、r21-r28分别独立的为氢，c1-c12的取代或非取代的烷基、取代或非取代的芳基、取代或非取代的烷基芳基，或者取代或非取代的芳基烷基；r15-r20分别独立的为氢、c1-c12的取代或非取代的烷基；r10为c2-c12的取代或非取代的亚烯基；r11为c2-c12的取代或非取代的亚烷基；x3为氯、溴或碘。

优选的，本发明所述用于肿瘤诊疗的荧光探针化合物结构如下：

同时，本发明还提供了用于肿瘤诊疗的荧光探针的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：将r1-r2-x1-r3-y1(i)y2-r4-r5(ii)混合反应并纯化，即得所述荧光探针；其中，r1为带有或不带有取代基的c5-c30氮杂环基团；r2为c0-c30的取代或非取代的亚烷基、取代或非取代的亚芳基、取代或非取代的亚烷基芳基，或者取代或非取代的亚芳基烷基；x1为酯基、酰胺基、亚氨基、c0-c30的取代或非取代的亚烷基、取代或非取代的亚芳基、取代或非取代的亚烷基芳基，或者取代或非取代的亚芳基烷基；r3为c0-c30的取代或非取代的亚烷基、取代或非取代的亚芳基、取代或非取代的亚烷基芳基，或者取代或非取代的亚芳基烷基；y1为羟基、羧基、氨基、酰卤基，或者卤素；y2为羟基、羧基、氨基、酰卤基，或者卤素；r4为c0-c30的取代或非取代的亚烷基、取代或非取代的亚芳基、取代或非取代的亚烷基芳基，或者取代或非取代的亚芳基烷基；r5为近红外染料分子基；所述近红外染料分子为ir-755及其衍生物、ir-780及其衍生物、ir-783及其衍生物、ir-797及其衍生物、ir-806及其衍生物、ir-808及其衍生物，或者ir-820及其衍生物中的一种。

优选的，本发明所述制备方法中，所用原料如下：以及

其中，化合物(iii)中，r2为c0-c30的取代或非取代的亚烷基、取代或非取代的亚芳基、取代或非取代的亚烷基芳基，或者取代或非取代的亚芳基烷基；x1为酯基、酰胺基、亚氨基、c0-c30的取代或非取代的亚烷基、取代或非取代的亚芳基、取代或非取代的亚烷基芳基，或者取代或非取代的亚芳基烷基；r3为c0-c30的取代或非取代的亚烷基、取代或非取代的亚芳基、取代或非取代的亚烷基芳基，或者取代或非取代的亚芳基烷基；r6-r9分别独立的为氢，c1-c30的取代或非取代的烷基、取代或非取代的芳基、取代或非取代的烷基芳基，或者取代或非取代的芳基烷基；y1为羟基、羧基、氨基、酰卤基，或者卤素；

化合物(iv)中，r4为c0-c30的取代或非取代的亚烷基、取代或非取代的亚芳基、取代或非取代的亚烷基芳基，或者取代或非取代的亚芳基烷基；r10为c2-c30的取代或非取代的亚烯基；r11为c2-c30的取代或非取代的亚烷基；r12-r28分别独立的为氢，c1-c30的取代或非取代的烷基、取代或非取代的芳基、取代或非取代的烷基芳基，或者取代或非取代的芳基烷基；x3为卤素；y2为羟基、羧基、氨基、酰卤基，或者卤素。

优选的，本发明所述制备方法化合物(iii)中，r2为c1-c12的取代或非取代的亚烷基、取代或非取代的亚芳基、取代或非取代的亚烷基芳基，或者取代或非取代的亚芳基烷基；x1为酯基、酰胺基，或者亚氨基；r3为c1-c12的取代或非取代的亚烷基、取代或非取代的亚芳基、取代或非取代的亚烷基芳基，或者取代或非取代的亚芳基烷基；r6-r9分别独立的为氢，c1-c12的取代或非取代的烷基、取代或非取代的芳基、取代或非取代的烷基芳基，或者取代或非取代的芳基烷基；y1为羟基、羧基、氨基、酰卤基，或者卤素；化合物(iv)中，r4为c0-c12的取代或非取代的亚烷基、取代或非取代的亚芳基、取代或非取代的亚烷基芳基，或者取代或非取代的亚芳基烷基；r10为c2-c12的取代或非取代的亚烯基；r11为c2-c12的取代或非取代的亚烷基；r12-r14、r21-r28分别独立的为氢，c1-c12的取代或非取代的烷基、取代或非取代的芳基、取代或非取代的烷基芳基，或者取代或非取代的芳基烷基；r15-r20分别独立的为氢、c1-c12的取代或非取代的烷基；x3为氯、溴或碘；y2为羟基、羧基、氨基、酰卤基，或者卤素。

优选的，本发明所述制备方法中所用原料如下：以及

优选的，本发明所述制备方法中，所述化合物(i)可以由

r1-r2-y3(vii)与y4-r3-y1(viii)反应制得；其中，化合物(vii)中，r1为带有或不带有取代基的c5-c30氮杂环基团；r2为c0-c30的取代或非取代的亚烷基、取代或非取代的亚芳基、取代或非取代的亚烷基芳基，或者取代或非取代的亚芳基烷基；y3为为羟基、羧基、氨基、酰卤基，或者卤素；化合物(viii)中，r3为c0-c30的取代或非取代的亚烷基、取代或非取代的亚芳基、取代或非取代的亚烷基芳基，或者取代或非取代的亚芳基烷基；y1为羟基、羧基、氨基、酰卤基，或者卤素；y4为羟基、羧基、氨基、酰卤基，或者卤素。

进一步的，本发明还提供所述用于肿瘤诊疗的荧光探针在制备肿瘤诊断和治疗药物中的应用；或者，所述用于肿瘤诊疗的荧光探针在制备诱导线粒体凋亡药物中的应用。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)本发明所提供的探针分子中，以具有肿瘤线粒体靶向效果的近红外荧光染料ir-783为荧光团，并以n1-(吡啶-4-甲基)乙烷-1,2-二胺(py)作为h⁺受体，从而构建成可以通过快速的光诱导电子转移过程(pet)调节荧光强度的“off-on”型探针；

同时，所述探针分子能够对ph进行快速响应，而且具有良好的肿瘤细胞靶向性，不仅能够用于肿瘤细胞的近红外荧光/光声双模态成像，更加精准的确定肿瘤边界，而且能够用于肿瘤细胞的光热治疗，实现肿瘤诊疗的一体化；

(2)本发明探针分子在肿瘤微酸性环境下，探针荧光能够显著增强，实现肿瘤的准确和精确检测；同时，本发明所提供的探针分子具有可逆性，在ph震荡变化时，其荧光强度也会随之振荡变化。实现快速、准确的响应；

同时，本发明探针分子的最大发射波长在754nm，能够有效避免组织自吸收和自荧光对于检测准确性的影响；同时，本发明探针分子的最大激发波长为620nm，stocks位移能够达到134nm，信噪比较低，有利于提高检测的精确度；

(3)本发明探针分子结构简单，能够在24h内完成肿瘤的成像和治疗，随后可以很快的排出体外，快速高效，而这也是目前所应用到的探针所无法达到的；

(4)本发明探针带正电荷，能够在细胞膜负电作用下很快的完成跨膜运动，从而实现快速检测；

(5)本发明探针毒性低、生物碱溶性好，能够用于活体肿瘤靶向成像和精确治疗。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，以下将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本发明实施例探针分子核磁检测图谱；

图2为本发明实施例探针分子质谱检测图谱；

图3为本发明实施例探针分子对ph响应测试实验图，其中(a)为本发明实施例探针分子对ph响应，(b)为本发明实施例探针分子对ph可逆响应；

图4为本发明实施例探针分子对肿瘤细胞选择性实验图，其中，(a)为本发明实施例探针分子对肿瘤细胞选择性，(b)为本发明实施例探针分子对肿瘤细胞线粒体选择性；

图5为本发明探针分子在活体内对肿瘤的成像实验图，其中，(a)为本发明实施例探针分子在活体内对肿瘤的近红外荧光成像图，(b)为本发明实施例探针分子在活体内对肿瘤的近红外荧光成像图的数值分析图，(c)为本发明实施例探针分子在活体内对肿瘤的光声成像图，(d)为本发明实施例探针分子在活体内对肿瘤的光声成像图的数值分析图；

图6为乳腺癌荷瘤小鼠尾静脉注射药剂检测图，其中(a)为乳腺癌荷瘤小鼠尾静脉注射pbs或本发明实施例探针分子后的热红外图像，(b)为乳腺癌荷瘤小鼠尾静脉注射pbs或本发明实施例探针分子后，在激光照射下肿瘤的升温曲线图；

图7为光热治疗效果对照检测图，其中(a)为光热治疗后不同时间节点的mcf-7小鼠图像，(b)为各组小鼠30天内的肿瘤生长曲线图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

鉴于现有的纳米体系在肿瘤临床诊断和治疗中所存在着的生物相容性以及对于人体免疫系统可能带来不良影响等诸多问题，本发明特提供了一种新型、可用于肿瘤诊治的探针分子，具体的，本发明所提供的探针分子结构如下：r1-r2-x1-r3-x2-r4-r5(i)；

其中，r1为带有或不带有取代基的c5-c30氮杂环基团，其中，所述r1通过杂环上的碳原子与r2相连接；优选的，r1为带有或不带有取代基的c6-c15氮杂环基团；更优选的，r1为带有或不带有取代基的吡咯基、咪唑基、吡唑基、吡啶基、吡嗪基、嘧啶基、哒嗪基、喹啉基、嘌呤基、咔唑基、蝶啶基，吖啶基，或者如上所述氮杂环取代基的衍生物基；

r2为c0-c30的取代或非取代的亚烷基、取代或非取代的亚芳基、取代或非取代的亚烷基芳基，或者取代或非取代的亚芳基烷基；优选的，r2为c1-c12的取代或非取代的亚烷基、取代或非取代的亚芳基、取代或非取代的亚烷基芳基，或者取代或非取代的亚芳基烷基；更优选的，r2为c1-c12的取代或非取代的亚烷基；进一步优选的，r2为c1-c6的取代或非取代的亚烷基，例如r2可以为亚甲基、亚乙基、亚丙基、亚异丙基、亚丁基、亚异丁基、亚戊基、亚异戊基、亚新戊基、亚己基等；

x1为酯基、酰胺基、亚氨基、c0-c30的取代或非取代的亚烷基、取代或非取代的亚芳基、取代或非取代的亚烷基芳基，或者取代或非取代的亚芳基烷基；优选的，x1为酯基酰胺基或者亚氨基；

r3为c0-c30的取代或非取代的亚烷基、取代或非取代的亚芳基、取代或非取代的亚烷基芳基，或者取代或非取代的亚芳基烷基；优选的，r3为c1-c12的取代或非取代的亚烷基、取代或非取代的亚芳基、取代或非取代的亚烷基芳基，或者取代或非取代的亚芳基烷基；更优选的，r3为c1-c12的取代或非取代的亚烷基；进一步优选的，r2为c1-c6的取代或非取代的亚烷基，例如r3可以为亚甲基、亚乙基、亚丙基、亚异丙基、亚丁基、亚异丁基、亚戊基、亚异戊基、亚新戊基、亚己基等；

x2为酯基酰胺基或者亚氨基；

r4为c0-c30的取代或非取代的亚烷基、取代或非取代的亚芳基、取代或非取代的亚烷基芳基，或者取代或非取代的亚芳基烷基；优选的，r4为c0-c12的取代或非取代的亚烷基、取代或非取代的亚芳基、取代或非取代的亚烷基芳基，或者取代或非取代的亚芳基烷基；更优选的，r4为c0-c6的取代或非取代的亚烷基，例如r4可以为化学键(即r4＝co，x2直接与r5相连接)、亚甲基、亚乙基、亚丙基、亚异丙基、亚丁基、亚异丁基、亚戊基、亚异戊基、亚新戊基、亚己基等；

r5为近红外染料分子基，即，r5为ir-755及其衍生物基、ir-780及其衍生物基、ir-783及其衍生物基、ir-797及其衍生物基、ir-806及其衍生物基、ir-808及其衍生物基，或者ir-820及其衍生物基中的一种

其中，ir-755

ir-780(2-[2-[2-氯-3-[(1,3-二氢-3,3-二甲基-1-丙基-2h-吲哚-2-亚基)亚乙基]-1-环己烯-1-基]乙烯基]-3,3-二甲基-1-丙基吲哚鎓碘化物，cas号：207399-07-3)

ir-783(2-[2-[2-氯-3-[2-[1,3-二氢-3,3-二甲基-1-(4-磺酸丁基)-2h-吲哚-2-亚基]-亚乙基]-1-环己烯-1-基]-乙烯基]-3,3-二甲基-1-(4-磺酸丁基)-3h-吲哚鎓氢氧化物内盐钠盐,cas号：115970-66-6)；

ir-797(2-[2-[2-氯-3-[2-(1,3-二氢-1,3,3-三甲基-2h-吲哚-2-亚基)-亚乙基]-1-环戊烯-1-基-乙烯基]-1,3,3-三甲基-3h-吲哚鎓氯化物，cas号：110992-55-7)；

ir-806(2-[2-[2-氯-3-[2-[1,3-二氢-3,3-二甲基-1-(4-磺酸丁基)-2h-吲哚-2-亚基]-亚乙基]-1-环戊烯-1-基]-乙烯基]-3,3-二甲基-1-(4-磺酸丁基)-3h-吲哚鎓氢氧化物内盐钠盐)；

ir-808

ir-820(2-[2-[2-氯-3-[[1,3-二氢-1,1-二甲基-3-(4-磺酸丁基)-2h-苯并[e]吲哚-2-亚基]-亚乙基]-1-环己烯-1-基]-乙烯基]-1,1-二甲基-3-(4-磺酸丁基)-1h-苯并[e]吲哚鎓氢氧化物内盐，钠盐，cas号：172616-80-7)。

本发明所提供的探针中，以氮杂环结构基为h⁺受体，并以具有高消光系数且具有肿瘤靶向效果的近红外荧光染料为荧光基团，进而构成可以通过快速的光诱导转移过程(pet)调节荧光强度的“off-on”型探针，在肿瘤微酸性环境下，探针荧光大大加强，实现了对于肿瘤的检测，在进行荧光成像的同时，探针在肿瘤处也有很强的光声(pa)信号，可以通过nirf/pa双模态成像精准确定肿瘤边界。

进一步的，本发明所提供的探针分子结构如下：

即，本发明进一步提供了以吡啶衍生物为r1基、以ir-780衍生物为近红外染料分子的探针分子；

其中，化合物(ii)中，r2为c0-c30的取代或非取代的亚烷基、取代或非取代的亚芳基、取代或非取代的亚烷基芳基，或者取代或非取代的亚芳基烷基；优选的，r2为c1-c12的取代或非取代的亚烷基、取代或非取代的亚芳基、取代或非取代的亚烷基芳基，或者取代或非取代的亚芳基烷基；更优选的，r2为c1-c12的取代或非取代的亚烷基；进一步优选的，r2为c1-c6的取代或非取代的亚烷基，例如r2可以为亚甲基、亚乙基、亚丙基、亚异丙基、亚丁基、亚异丁基、亚戊基、亚异戊基、亚新戊基、亚己基等；

x1为酯基、酰胺基、亚氨基、c0-c30的取代或非取代的亚烷基、取代或非取代的亚芳基、取代或非取代的亚烷基芳基，或者取代或非取代的亚芳基烷基；优选的，x1为酯基酰胺基或者亚氨基；

r3为c0-c30的取代或非取代的亚烷基、取代或非取代的亚芳基、取代或非取代的亚烷基芳基，或者取代或非取代的亚芳基烷基；优选的，r3为c1-c12的取代或非取代的亚烷基、取代或非取代的亚芳基、取代或非取代的亚烷基芳基，或者取代或非取代的亚芳基烷基；更优选的，r3为c1-c12的取代或非取代的亚烷基；进一步优选的，r2为c1-c6的取代或非取代的亚烷基，例如r3可以为亚甲基、亚乙基、亚丙基、亚异丙基、亚丁基、亚异丁基、亚戊基、亚异戊基、亚新戊基、亚己基等；

x2为酯基酰胺基或者亚氨基；

r4为c0-c30的取代或非取代的亚烷基、取代或非取代的亚芳基、取代或非取代的亚烷基芳基，或者取代或非取代的亚芳基烷基；优选的，r4为c0-c12的取代或非取代的亚烷基、取代或非取代的亚芳基、取代或非取代的亚烷基芳基，或者取代或非取代的亚芳基烷基；更优选的，r4为c0-c6的取代或非取代的亚烷基，例如r4可以为化学键(即r4＝co，x2直接与ir-780衍生物直接相连)、亚甲基、亚乙基、亚丙基、亚异丙基、亚丁基、亚异丁基、亚戊基、亚异戊基、亚新戊基、亚己基等；

r6-r9、r12-r14、r21-r28分别独立的为氢，c1-c30的取代或非取代的烷基、取代或非取代的芳基、取代或非取代的烷基芳基，或者取代或非取代的芳基烷基；优选的，r6-r9、r12-r14、r21-r28分别独立的为氢，c1-c12的取代或非取代的烷基、取代或非取代的芳基、取代或非取代的烷基芳基，或者取代或非取代的芳基烷基；更优选的，r6-r9、r12-r14、r21-r28分别独立的为氢，c1-c12的取代或非取代的烷基；进一步优选的，r6-r9、r12-r14、r21-r28分别独立的为氢，c1-c6的取代或非取代的烷基，所述c1-c6的取代或非取代的烷基可以为取代或非取代的甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、戊基、异戊基、新戊基、己基等；

r10为c2-c30的取代或非取代的亚烯基；优选的，r10为c2-c12的取代或非取代的亚烯基；更优选的，r10为c2-c6的取代或非取代的亚烯基，例如，r10可以为亚乙烯基、亚丙烯基、亚异丙烯基、亚丁烯基、亚戊烯基、亚己烯基等；

r11为c2-c30的取代或非取代的亚烷基；优选的，r11为c2-c12的取代或非取代的亚烷基；更优选的，r11为c2-c6的取代或非取代的亚烷基，例如r11可以为亚乙基、亚丙基、亚异丙基、亚丁基、亚异丁基、亚戊基、亚异戊基、亚新戊基、亚己基等；

r15-r20分别独立的为氢，c1-c30的取代或非取代的烷基、取代或非取代的芳基、取代或非取代的烷基芳基，或者取代或非取代的芳基烷基；优选的，r15-r20分别独立的为氢、c1-c12的取代或非取代的烷基；更优选的，r15-r20分别独立的为氢、c1-c6的取代或非取代的烷基，例如r15-r20别独立的可以为取代或非取代的甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、戊基、异戊基、新戊基、己基等；

x3为卤素，优选的，x3为氯、溴或碘。

同时，本发明所提供的荧光探针的制备方法可参考如下：将

r1-r2-x1-r3-y1(i)与y2-r4-r5(ii)混合反应并纯化，即得所述荧光探针；

其中，r1为带有或不带有取代基的c5-c30氮杂环基团；优选的，r1为带有或不带有取代基的c6-c15氮杂环基团；更优选的，r1为带有或不带有取代基的吡咯基、咪唑基、吡唑基、吡啶基、吡嗪基、嘧啶基、哒嗪基、喹啉基、嘌呤基、咔唑基、蝶啶基，吖啶基，或者如上所述氮杂环取代基的衍生物基；

r2为c0-c30的取代或非取代的亚烷基、取代或非取代的亚芳基、取代或非取代的亚烷基芳基，或者取代或非取代的亚芳基烷基；优选的，r2为c1-c12的取代或非取代的亚烷基、取代或非取代的亚芳基、取代或非取代的亚烷基芳基，或者取代或非取代的亚芳基烷基；更优选的，r2为c1-c12的取代或非取代的亚烷基；进一步优选的，r2为c1-c6的取代或非取代的亚烷基，例如r2可以为亚甲基、亚乙基、亚丙基、亚异丙基、亚丁基、亚异丁基、亚戊基、亚异戊基、亚新戊基、亚己基等；

x1为酯基、酰胺基、亚氨基、c0-c30的取代或非取代的亚烷基、取代或非取代的亚芳基、取代或非取代的亚烷基芳基，或者取代或非取代的亚芳基烷基；优选的，x1为酯基酰胺基或者亚氨基；

r3为c0-c30的取代或非取代的亚烷基、取代或非取代的亚芳基、取代或非取代的亚烷基芳基，或者取代或非取代的亚芳基烷基；优选的，r3为c1-c12的取代或非取代的亚烷基、取代或非取代的亚芳基、取代或非取代的亚烷基芳基，或者取代或非取代的亚芳基烷基；更优选的，r3为c1-c12的取代或非取代的亚烷基；进一步优选的，r2为c1-c6的取代或非取代的亚烷基，例如r3可以为亚甲基、亚乙基、亚丙基、亚异丙基、亚丁基、亚异丁基、亚戊基、亚异戊基、亚新戊基、亚己基等；

y1为羟基、羧基、氨基、酰卤基，或者卤素；

y2为羟基、羧基、氨基、酰卤基，或者卤素；

r4为c0-c30的取代或非取代的亚烷基、取代或非取代的亚芳基、取代或非取代的亚烷基芳基，或者取代或非取代的亚芳基烷基；优选的，r4为c0-c12的取代或非取代的亚烷基、取代或非取代的亚芳基、取代或非取代的亚烷基芳基，或者取代或非取代的亚芳基烷基；更优选的，r4为c0-c6的取代或非取代的亚烷基，例如r4可以为化学键(即r4＝co，x2直接与r5相连接)、亚甲基、亚乙基、亚丙基、亚异丙基、亚丁基、亚异丁基、亚戊基、亚异戊基、亚新戊基、亚己基等；

r5为近红外染料分子基，所述近红外染料分子为ir-755及其衍生物、ir-780及其衍生物、ir-783及其衍生物、ir-797及其衍生物、ir-806及其衍生物、ir-808及其衍生物，或者ir-820及其衍生物中的一种。

优选的，化合物(i)的制备方法参考如下：将r1-r2-y3(vii)与y4-r3-y1(viii)反应得到化合物(i)；

其中，化合物(vii)中，r1为带有或不带有取代基的c5-c30氮杂环基团；优选的，r1为带有或不带有取代基的c6-c15氮杂环基团；更优选的，r1为带有或不带有取代基的吡咯基、咪唑基、吡唑基、吡啶基、吡嗪基、嘧啶基、哒嗪基、喹啉基、嘌呤基、咔唑基、蝶啶基，吖啶基，或者如上所述氮杂环取代基的衍生物基；

r2为c0-c30的取代或非取代的亚烷基、取代或非取代的亚芳基、取代或非取代的亚烷基芳基，或者取代或非取代的亚芳基烷基；优选的，r2为c1-c12的取代或非取代的亚烷基、取代或非取代的亚芳基、取代或非取代的亚烷基芳基，或者取代或非取代的亚芳基烷基；更优选的，r2为c1-c12的取代或非取代的亚烷基；进一步优选的，r2为c1-c6的取代或非取代的亚烷基，例如r2可以为亚甲基、亚乙基、亚丙基、亚异丙基、亚丁基、亚异丁基、亚戊基、亚异戊基、亚新戊基、亚己基等；

y3为为羟基、羧基、氨基、酰卤基，或者卤素；

化合物(viii)中，r3为c0-c30的取代或非取代的亚烷基、取代或非取代的亚芳基、取代或非取代的亚烷基芳基，或者取代或非取代的亚芳基烷基；优选的，r3为c1-c12的取代或非取代的亚烷基、取代或非取代的亚芳基、取代或非取代的亚烷基芳基，或者取代或非取代的亚芳基烷基；更优选的，r3为c1-c12的取代或非取代的亚烷基；进一步优选的，r2为c1-c6的取代或非取代的亚烷基，例如r3可以为亚甲基、亚乙基、亚丙基、亚异丙基、亚丁基、亚异丁基、亚戊基、亚异戊基、亚新戊基、亚己基等；

y1为羟基、羧基、氨基、酰卤基，或者卤素；

y4为羟基、羧基、氨基、酰卤基，或者卤素；

y3和y4反应形成酯基酰胺基或者亚氨基，即优选的得到x1为酯基、酰胺基或亚胺基的化合物(i)。

优选的，本发明所述制备方法中，所用原料分别为以及

其中，化合物(iii)中，r2为c0-c30的取代或非取代的亚烷基、取代或非取代的亚芳基、取代或非取代的亚烷基芳基，或者取代或非取代的亚芳基烷基；优选的，r2为c1-c12的取代或非取代的亚烷基、取代或非取代的亚芳基、取代或非取代的亚烷基芳基，或者取代或非取代的亚芳基烷基；更优选的，r2为c1-c12的取代或非取代的亚烷基；进一步优选的，r2为c1-c6的取代或非取代的亚烷基，例如r2可以为亚甲基、亚乙基、亚丙基、亚异丙基、亚丁基、亚异丁基、亚戊基、亚异戊基、亚新戊基、亚己基等；

x1为酯基、酰胺基、亚氨基、c0-c30的取代或非取代的亚烷基、取代或非取代的亚芳基、取代或非取代的亚烷基芳基，或者取代或非取代的亚芳基烷基；优选的，x1为酯基酰胺基或者亚氨基；

r3为c0-c30的取代或非取代的亚烷基、取代或非取代的亚芳基、取代或非取代的亚烷基芳基，或者取代或非取代的亚芳基烷基；优选的，r3为c1-c12的取代或非取代的亚烷基、取代或非取代的亚芳基、取代或非取代的亚烷基芳基，或者取代或非取代的亚芳基烷基；更优选的，r3为c1-c12的取代或非取代的亚烷基；进一步优选的，r2为c1-c6的取代或非取代的亚烷基，例如r3可以为亚甲基、亚乙基、亚丙基、亚异丙基、亚丁基、亚异丁基、亚戊基、亚异戊基、亚新戊基、亚己基等；

r6-r9分别独立的为氢，c1-c30的取代或非取代的烷基、取代或非取代的芳基、取代或非取代的烷基芳基，或者取代或非取代的芳基烷基；优选的，r6-r9分别独立的为氢，c1-c12的取代或非取代的烷基、取代或非取代的芳基、取代或非取代的烷基芳基，或者取代或非取代的芳基烷基；更优选的，r6-r98分别独立的为氢，c1-c12的取代或非取代的烷基；进一步优选的，r6-r9分别独立的为氢，c1-c6的取代或非取代的烷基，所述c1-c6的取代或非取代的烷基可以为取代或非取代的甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、戊基、异戊基、新戊基、己基等；

y1为羟基、羧基、氨基、酰卤基，或者卤素；

化合物(iv)中，

r4为c0-c30的取代或非取代的亚烷基、取代或非取代的亚芳基、取代或非取代的亚烷基芳基，或者取代或非取代的亚芳基烷基；优选的，r4为c0-c12的取代或非取代的亚烷基、取代或非取代的亚芳基、取代或非取代的亚烷基芳基，或者取代或非取代的亚芳基烷基；更优选的，r4为c0-c6的取代或非取代的亚烷基，例如r4可以为化学键(即r4＝co，x2直接与r5相连接)、亚甲基、亚乙基、亚丙基、亚异丙基、亚丁基、亚异丁基、亚戊基、亚异戊基、亚新戊基、亚己基等；

r10为c2-c30的取代或非取代的亚烯基；优选的，r10为c2-c12的取代或非取代的亚烯基；更优选的，r10为c2-c6的取代或非取代的亚烯基，例如，r10可以为亚乙烯基、亚丙烯基、亚异丙烯基、亚丁烯基、亚戊烯基、亚己烯基等；

r11为c2-c30的取代或非取代的亚烷基；优选的，r11为c2-c12的取代或非取代的亚烷基；更优选的，r11为c2-c6的取代或非取代的亚烷基，例如r11可以为亚乙基、亚丙基、亚异丙基、亚丁基、亚异丁基、亚戊基、亚异戊基、亚新戊基、亚己基等；

r12-r14、r21-r28分别独立的为氢，c1-c30的取代或非取代的烷基、取代或非取代的芳基、取代或非取代的烷基芳基，或者取代或非取代的芳基烷基；优选的，r12-r14、r21-r28分别独立的为氢，c1-c12的取代或非取代的烷基、取代或非取代的芳基、取代或非取代的烷基芳基，或者取代或非取代的芳基烷基；更优选的，r12-r14、r21-r28分别独立的为氢，c1-c12的取代或非取代的烷基；进一步优选的，r12-r14、r21-r28分别独立的为氢，c1-c6的取代或非取代的烷基，所述c1-c6的取代或非取代的烷基可以为取代或非取代的甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、戊基、异戊基、新戊基、己基等；

r15-r20分别独立的为氢，c1-c30的取代或非取代的烷基、取代或非取代的芳基、取代或非取代的烷基芳基，或者取代或非取代的芳基烷基；优选的，r15-r20分别独立的为氢、c1-c12的取代或非取代的烷基；更优选的，r15-r20分别独立的为氢、c1-c6的取代或非取代的烷基，例如r15-r20别独立的可以为取代或非取代的甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、戊基、异戊基、新戊基、己基等；

x3为卤素，优选的，x3为氯、溴或碘；

y2为羟基、羧基、氨基、酰卤基，或者卤素。

进一步优选的，本发明所述制备方法中，所用原料分别为：

以及

由于本发明所提供的探针分子能够通过荧光和光声信号对肿瘤进行检测，并进一步通过近红外荧光/光声(nirf/pa)双模态成像精确确定肿瘤边界，因而可以进一步用于制备相应的肿瘤诊断药物；

同时，由于本发明探针分子对于肿瘤细胞，特别是肿瘤线粒体具有良好的靶向性，同时还具有良好的光敏抗肿瘤活性，因而使其具有良好的肿瘤光热治疗效果，并能够进一步用于制备肿瘤治疗药物。

实施例1：

将乙二胺(0.67ml,10mmol)溶于10ml乙醇，加热回流；

将4-(溴甲基)吡啶溴酸盐(1.27g，5mmol)缓慢加入上述溶液中，加热回流12小时后，旋干溶剂，所得固体溶于dmf(20ml)；

然后，加入ir-783(3.2g，5mmol)，三乙胺(2.77ml，20mmol)，加热到40℃，氮气保护下反应5小时；

旋去溶剂，真空干燥12h，过硅胶柱，二氯甲烷：甲醇＝20:1，梯度洗脱，除去溶剂，得深蓝色固体产品12.06mg，即为目标产物ir-py，收率32％。

实施例1合成路线参考如下：

实施例1产物核磁检测图谱如图1所示，其中，¹hnmr(400mhz,cdcl3)；δ＝8.57(d,j＝5.5hz,2h),7.72(d,j＝13.1hz,2h),7.52(d,2h),7.29(s,2h),7.25(s,2h),7.08(d,j＝7.2hz,2h),6.85(d,j＝8.0hz,2h),5.58(d,j＝13.0hz,2h),4.16(q,j＝6.2hz,2h),4.01(s,2h),3.88(q,j＝7.1hz,4h),3.15(q,2h),2.50(t,j＝6.2hz,4h),1.83(m,2h),1.65(s,12h),1.34(t,j＝7.1hz,6h)ppm。

同时，实施例1产物质谱检测图谱如图2所示，其中，hrms(esi⁺):m/zcalcdforc42h52in5:626.4217[m-i^-]；found626.4217。

实施例2：

将乙二胺(1.34ml，20mmol)溶于20ml乙醇，加热回流；

将4-(溴甲基)吡啶溴酸盐(2.53g，10mmol)缓慢加入上述溶液中，加热回流18小时后，旋干溶剂，所得固体溶于dmf(40ml)；

然后，加入ir-783(6.4g，10mmol)，三乙胺(4.54ml，40mmol)，加热到50℃，氮气保护下反应8小时；

旋去溶剂，真空干燥12h，过硅胶柱，二氯甲烷：甲醇＝20:1，梯度洗脱，除去溶剂，得深蓝色固体产品20.35mg，收率27％。

实施例3：

将乙二胺(6.7ml，100mmol)溶于100ml乙醇，加热回流；

将4-(溴甲基)吡啶溴酸盐(12.7g，50mmol)缓慢加入上述溶液中，加热回流24小时后，旋干溶剂，所得固体溶于dmf(100ml)；

然后，加入ir783(32g，50mmol)，三乙胺(27.7ml，200mmol)，加热到40℃，氮气保护下反应24小时；

旋去溶剂，真空干燥12h，过硅胶柱，二氯甲烷：甲醇＝20:1，梯度洗脱，除去溶剂，得深蓝色固体产品86.68mg，收率23％。

实施例4：

将乙二胺(13.4ml,200mmol)溶于200ml乙醇，加热回流；

将4-(溴甲基)吡啶溴酸盐(25.3g,100mmol)缓慢加入上述溶液中，加热回流26小时后，旋干溶剂，所得固体溶于dmf(200ml)；

然后，加入ir783(64g，100mmol)，三乙胺(45.4ml，400mmol)，加热到40℃，氮气保护下反应12小时；

旋去溶剂，真空干燥12h，过硅胶柱，二氯甲烷：甲醇＝20:1，梯度洗脱，除去溶剂，得深蓝色固体产品143.20mg，收率19％。

实验例

以实施例1所制备的ir-py为实验探针化合物，并进行如下实验：

(1)ir-py对ph响应实验

将溶有ir-py的dmso/pbs混合溶液(20mm，ph＝7.4，v/v＝10:1)，作为测试体系，其中，所述测试体系中，ir-py的浓度为5μm；

向测试体系中，加入盐酸或氢氧化钠溶液，将测试体系的ph调节至4.4，4.8，5.2，5.6，5.7，5.8，5.9，6.0,6.1,6.2,6.3,6.4,6.5，6.6,6.7,6.8,6.9,7.0,7.2,7.5,8.0，8.5，以及9.0(盐酸和氢氧化钠溶液的加入体积不超过待测试体系溶液体积的1％)；然后，测定不同ph条件下的待测试体系溶液的荧光强度，并得出溶液在754nm处的荧光强度，结果如图3(a)所示；

由图3(a)所示的测试结果可知，ir-py的荧光强度随着ph的降低而增强，且荧光强度随ph变化呈线性，由此可见，本发明探针化合物能够精确响应ph变化。

然后，重新配置100ml如上的测试体系，并分别以盐酸溶液将测试体系溶液的ph调节至4.4，或者以氢氧化钠溶液将测试体系溶液的ph调节为9.0(盐酸和氢氧化钠溶液的加入体积不超过待测试体系溶液体积的1％)，分别测定ph变化前后溶液的荧光光谱，并得出溶液在754nm处的荧光强度，然后循环进行5次，结果如图3(b)所示；

由图3(b)所示的测试结果可知，ir-py在多次ph循环变化过程中，其荧光强度始终能够精确相应ph变化，由此可见，本发明所提供的探针能够对于ph实现可逆性响应，生理条件下的ph波动并不会对检测结果的准确性和精确性产生影响。

由此可见，本发明所提供的荧光探针适用于活体检测，而且能够精准的反应靶向细胞的ph水平，而这也有利于肿瘤细胞的成像检测。

(2)ir-py对肿瘤细胞靶向性实验

ir-py对肿瘤细胞的靶向性通过流式细胞仪测定。

将肿瘤细胞(hepg2细胞，a549细胞a498细胞和mcf-7细胞)和相应的正常细胞(lo2细胞mrc-5细胞，293细胞，mcf-10a细胞)接种于六孔板，接种密度为2-5×10⁵细胞/孔，然后加入2毫升培基，在37℃、湿润的5％co2气氛中培养，孵化48小时后的细胞以pbs溶液洗涤三次，在孔板中加入胰蛋白酶分离细胞，然后加入含有ir-py(2μg/ml)的pbs溶液(ph7.4)中，最后以流式细胞仪检测处理后的细胞。

实验检测结果如图4所示，由图4(a)的检测结果可知，肿瘤细胞(hepg2细胞，a549细胞a498细胞和mcf-7细胞)的信号明显高于相应的正常细胞(lo2细胞mrc-5细胞，293细胞，mcf-10a细胞)，说明ir-py对于肿瘤细胞具有良好的选择性。

我们又通过共聚焦显微镜进一步对ir-py肿瘤细胞线粒体的靶向性进行了实验测试，实验步骤为：

在2μg/mlir-py溶液中加入活细胞，然后加入不同的商业化细胞器探针进行共定位，所用商业探针分别为mitotracker(mitotrackergreen，线粒体探针)，lysotracker(lysotrackerblue，溶酶体探针)，wga(wheatgermagglutinin,膜探针)，golgi-tracker(bodipyflc5-ceramide，高尔基体探针)，或dapi(diamidino-2-phenylindole，核染色探针)。然后在共聚焦显微镜下成像，结果如4(b)所示；

由图4(b)的成像结果可知，ir-py与线粒体探针mitotracker重叠度最高，说明ir-py对于肿瘤细胞线粒体具有良好的选择性。

而由该实验的结果可见，本发明所提供的探针对于肿瘤细胞，尤其是肿瘤线粒体具有良好的靶向性，而这也使得本发明探针能够用于肿瘤细胞的精准检测，同时也有利于进一步将其用于肿瘤的治疗中。

(3)ir-py对小鼠体内肿瘤成像实验

用戊巴比妥钠(浓度为1％)腹腔内麻醉成瘤小鼠(50mg/kg剂量)。将昏迷后的小鼠迅速放入小动物活体成像系统进行拍照，获得肿瘤靶向标记前图片。然后，将ir-py溶液通过尾椎静脉注射注入小鼠体内(剂量为0.2mg/kg)，并在0～24h内，在不同的时间点用小动物成像仪进行光学成像观测实验。

活体成像过程中，激发光源为615nm～665nm的红光，在680nm～800nm范围内收集，设置曝光时间为400msec，检测结果如图5(a)所示；

由图5(a)的测试结果可知，尾静脉注射ir-py探针之后，探针分子在小鼠体内经由血液循环进行分布，肿瘤部位的荧光逐渐增强，在14小时时，肿瘤部位发射出的荧光强度远远高于其他部位，非常清晰，达到了我们的预期，成功检测出小鼠肿瘤部位。说明探针分子的能够很好地对肿瘤进行成象，为后续治疗提供了非常有力的参考依据。同时，由图5(b)的荧光强度数值分析可知，本发明荧光探针在24h内即能实现肿瘤的荧光成像，随后即逐渐排出体外。

用上述同样的方法建立小鼠模型，给药后0～24h内，在不同的时间点用光声成像仪进行成像观测实验。脉冲激发光为680nm，检测结果如图5(c)所示；

由图5(c)的测试结果可知，本发明所提供的探针能够有效实现小鼠体内肿瘤细胞的光声成像检测；同时，同时，由图5(d)的荧光强度数值分析可知，本发明荧光探针在24h内即能实现肿瘤的光声成像，随后即逐渐排出体外。

由如上实验测试结果可知，本发明荧光探针能够实现对于肿瘤细胞的近红外荧光/光声(nirf/pa)双模态成像，并能够精确确定肿瘤边界，有效提高了肿瘤检测的精度和准确度，并提高了检测的效率；

由于本发明所提供的探针分子能够通过荧光和光声信号对肿瘤进行检测，并进一步通过，因而可以进一步用于制备相应的肿瘤诊断药物；同时，本发明探针分子在生物体内留存时间短，不会对生物体的生理和代谢产生影响。

(4)ir-py对小鼠体内肿瘤的光热成像及治疗实验

将荷瘤小鼠随机分组，其中，ir-py+激光治疗组的小鼠每只尾静脉注射150μlir-py溶液，并用808nm(100mwcm^-2)的激光照30分钟；pbs+激光组治疗组的小鼠每只尾静脉注射150μlpbs，并用808nm(100mwcm^-2)的激光照30分钟；ir-py组的小鼠每只尾静脉注射150μlir-py溶液，不进行光照。

用光热成像仪拍摄ir-py+激光治疗组小鼠和pbs+激光对照组小鼠在不同照射时间下的热成像图片(如图6(a)所示)，并记录相应的肿瘤温度(如图6(b)所示)；

由图6(a)的检测图像可知，ir-py对于肿瘤细胞具有良好的靶向性，并且在激光照射条件下，能够快速提高肿瘤细胞温度；

然后在不同的时间点对治疗后的小鼠拍照(如图7(a)所示)测量记录小鼠瘤体大小，并计算治疗后与治疗前的小鼠瘤体体积比(v/v0)，记录结果如图7(b)所示

由图7(a)的对照检测结果可知，相较于单独的激光光热治疗而言，将本发明探针结合激光光热治疗能够有效提高治疗效果，并明显抑制肿瘤细胞生长；

由图7(b)的肿瘤生长曲线对照检测结果可知，虽然单独的使用激光光热治疗和ir-py注射治疗均能够起到一定的肿瘤细胞生长抑制作用以及肿瘤治疗效果；

但相较于单独使用激光光热治疗或者单独使用ir-py注射治疗而言，采用激光光热-ir-py注射联合治疗的方法能够明显抑制肿瘤的生长，且治疗效果也明显优于仅采用一项治疗手段的治疗效果。

由此可见，本发明所提供的探针化合物能够应用于肿瘤治疗中，同时，通过配合激光光热治疗，能够进一步提高治疗效果。

尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以作出许多其它的更改和修改。因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。