一种用于检测H2S气体信号分子的荧光探针及其制备方法与应用与流程

本发明涉及一种荧光探针，尤其涉及一种用于检测h2s气体信号分子的荧光探针及其制备方法与应用。

背景技术：

1、硫化氢(h2s)是重要的内源性气体信号分子，在调节细胞器功能和应激方面具有重要作用，是调节心血管、神经、免疫、内分泌和胃肠系统的第三重要气体递质内源性h2s水平被认为与某些疾病有关，如阿尔茨海默病、唐氏综合征、糖尿病和肝硬化。动物疾病模型中的h2s抑制剂和h2s供体已显示出治疗性利用h2s的潜力，因此，可视化h2s在生物系统中的分布和浓度将非常重要，有助于阐明h2s的生物学作用。

2、活细胞中的荧光成像是研究生物体内各种生化活动的成像技术，通过附加亚细胞器特定基团，荧光探针能够检测目标分析物，并揭示细胞特定区域的各种生化活动，具有高灵敏度、实时成像和高时空分辨率等诸多优点，因此具有很好的应用潜力。

3、截止目前，科研人员已经报道了多种用于高效硫化氢检测的荧光探针，常用的荧光染料有罗丹明、香豆素系列、荧光素、萘酰亚胺和硼二吡咯烷等。1,8-萘酰亚胺是典型的d-π-a荧光染料，具有光学性能稳定、荧光量子产率高、荧光强、激发和发射波长较长等优点，被广泛的应用于硫化氢荧光探针的开发。例如：

4、专利cn113024463a公开了一种1,8-萘酰亚胺类硫化氢荧光分子探针的制备和应用，以4-溴-1,8-萘酐和4-氨基苯酚为原料，经四步反应制得了1,8-萘酰亚胺类硫化氢荧光分子探针。专利cn114874142a公开了一种以4-溴-1,8-萘酐和二甲基二胺为原料，经三步反应制备基于1,8-萘酰亚胺衍生物的荧光探针的方法，对硫化氢的识别可以达到裸眼识别的效果。专利cn104610959b公开了供一种来自萘酰亚胺和对叠氮苄醇的用于检测硫化氢的荧光探针获得“比率计型”的荧光响应，大大提高了检测的灵敏度。

5、然而，并不是所有的荧光探针都具备在体内温度下h2s检测灵敏、荧光强度高、生物相容性好的特点，因此，开发结构新颖、制备工艺简单的硫化氢气体信号分子的荧光探针，使其更适用于检测活细胞内源性h2s气体信号分子仍具有重要的研究意义。

技术实现思路

1、为了解决以上技术问题，本发明首先提出一种用于检测h2s气体信号分子的荧光探针。该荧光探针在体内温度下与h2s响应迅速，并且荧光表现强烈，检测灵敏度高。

2、基于本发明的第二个方面，还提出一种用于检测h2s气体信号分子的荧光探针的制备方法。本发明仅通过两步工艺即制得基于1,8-萘酰亚胺衍生物的荧光探针，具有工艺简单、成本低廉的优点。

3、基于本发明的第三个方面，还提出一种用于检测h2s气体信号分子的荧光探针在活细胞荧光成像中的应用，尤其是作为内源性h2s气体信号分子靶向荧光探针的应用。

4、为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

5、本发明首先提供一种用于检测h2s气体信号分子的荧光探针，所述荧光探针具有以下结构表达式：

6、

7、本发明通过对荧光探针的分子结构进行设计，以萘酰亚胺衍生物为荧光基团、以叠氮基为识别基团、以4-(2-氨乙基)-硫代吗啉为靶向基团，可以实现h2s气体信号分子的高灵敏度识别，检测限较低，并且意外的是在体内温度下仍可保持荧光增强、检测灵敏的特性。另外，4-(2-氨乙基)-硫代吗啉无毒无害，生物相容性好，可以保证以其为原料合成的荧光探针具有较低的细胞毒性。

8、本发明还提供一种用于检测h2s气体信号分子的荧光探针的制备方法，包括以下步骤：

9、

10、1)将4-溴-1,8-萘二甲酸酐和4-(2-氨乙基)-硫代吗啉溶于溶剂a中，回流条件下搅拌反应，得到中间产物；

11、2)将中间产物和叠氮化钠在溶剂b中混合，回流条件下搅拌反应，生成目标产物荧光探针。

12、作为本发明制备方法中一项优选地方案，步骤1)中，4-溴-1,8-萘二甲酸酐和4-(2-氨乙基)-硫代吗啉的摩尔比为1:(1-2.5)，例如1:1、1:1.25、1:1.5、1:1.8、1:2、1:2.3等。

13、作为本发明制备方法中一项优选地方案，步骤1)中反应条件为，70-95℃下搅拌反应8-12h，例如反应温度为70℃、75℃、80℃、85℃、90℃等，反应时间例如8h、9h、10h、11h、12h等。

14、作为本发明制备方法中一项优选地方案，步骤1)中溶剂a为甲醇、乙醇、丁醇、丙二醇中的一种或多种。

15、作为本发明制备方法中一项优选地方案，步骤2)中，中间产物和叠氮化钠的摩尔比为1:(1-1.5)，例如1:1、1:1.2、1:1.3、1:1.4、1:1.5等。

16、作为本发明制备方法中一项优选地方案，步骤1)中反应条件为，90-120℃下搅拌反应8-12h，例如反应温度为90℃、95℃、100℃、105℃、110℃、115℃等，反应时间例如8h、9h、10h、11h、12h等。

17、作为本发明制备方法中一项优选地方案，步骤2)中溶剂b为水和二甲基甲酰胺的混合物，且二者混合质量比为1:(5-10)，例如1:5、1:6、1:7、1:8、1:9、1:10等。

18、作为本发明制备方法中一项优选地方案，步骤1)中反应结束后将反应液冷却至室温，过滤得到固体，即为中间产物；

19、优选地，步骤2)中反应结束后，将反应液趁热倒入冰水中，得到固体再通过柱层析进行分离提纯，得到目标产物荧光探针。

20、一种如前文所述的用于检测h2s气体信号分子的荧光探针或前文所述的方法制备得到的用于检测h2s气体信号分子的荧光探针在活细胞荧光成像中的应用。

21、本发明提供的荧光探针在体内温度下与h2s相应迅速，并且荧光表现强烈，检测灵敏度高，尤其适用于作为内源性h2s气体信号分子靶向荧光探针。

技术特征：

1.一种用于检测h2s气体信号分子的荧光探针，其特征在于，所述荧光探针具有以下结构表达式：

2.一种用于检测h2s气体信号分子的荧光探针的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的用于检测h2s气体信号分子的荧光探针的制备方法，其特征在于，步骤1)中，4-溴-1,8-萘二甲酸酐和4-(2-氨乙基)-硫代吗啉的摩尔比为1:(1-2.5)。

4.根据权利要求3所述的用于检测h2s气体信号分子的荧光探针的制备方法，其特征在于，步骤1)中反应条件为，70-95℃下搅拌反应8-12h。

5.根据权利要求3或4所述的用于检测h2s气体信号分子的荧光探针的制备方法，其特征在于，步骤1)中溶剂a为甲醇、乙醇、丁醇、丙二醇中的一种或多种。

6.根据权利要求2-4任一项所述的用于检测h2s气体信号分子的荧光探针的制备方法，其特征在于，步骤2)中，中间产物和叠氮化钠的摩尔比为1:(1-1.5)。

7.根据权利要求6所述的用于检测h2s气体信号分子的荧光探针的制备方法，其特征在于，步骤1)中反应条件为，90-120℃下搅拌反应8-12h。

8.根据权利要求6所述的用于检测h2s气体信号分子的荧光探针的制备方法，其特征在于，步骤2)中溶剂b为水和二甲基甲酰胺的混合物，且二者混合质量比为1:(5-10)。

9.根据权利要求2-4任一项所述的用于检测h2s气体信号分子的荧光探针的制备方法，其特征在于，步骤1)中反应结束后将反应液冷却至室温，过滤得到固体，即为中间产物；

10.一种如权利要求1所述的用于检测h2s气体信号分子的荧光探针或权利要求2-9任一项所述的方法制备得到的用于检测h2s气体信号分子的荧光探针在活细胞荧光成像中的应用。

技术总结
本发明公开了一种用于检测H2S气体信号分子的荧光探针及其制备方法与应用。所述荧光探针具有以下结构表达式。所述荧光探针的制备方法包括以下步骤：1)将4‑溴‑1,8‑萘二甲酸酐和4‑(2‑氨乙基)‑硫代吗啉溶于溶剂A中，回流条件下搅拌反应，得到中间产物；2)将中间产物和叠氮化钠在溶剂B中混合，回流条件下搅拌反应，生成目标产物荧光探针。该荧光探针制备方法简单，且在体内温度下与H2S响应迅速，并且荧光表现强烈，检测灵敏度高。

技术研发人员：刘文栋,朱海亮,陈鲲,章晨润
受保护的技术使用者：湖北南博生物工程有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13