一种多靶向响应的聚集诱导荧光探针、指纹显影剂及其在指纹成像中的应用

本发明属于新材料荧光探针，更具体地，涉及一种多靶向响应的聚集诱导荧光探针、指纹显影剂及其在指纹成像中的应用。

背景技术：

1、指纹是指在人类手指末端出现的由脊线(凸出的指纹纹路)和小犁沟(凹陷的指纹纹路)共同组成的具有特殊形状的皮肤纹路。由于遗传和环境因素的共同影响，使得人类的指纹各不相同，并且在真皮层没有受损的前提下指纹具有终生不变的特性。指纹对于其持有者来说具有极高的辨识度，即独一无二性和终身不变性。因此，在法庭科学中，通过对犯罪现场指纹痕迹的细节特征的分析对比能够快速准确的锁定其持有者。

2、当手指在接触身体表面或其他客体表面时，手指表面会沾染一些化学物质。这些化学物质包括内源性物质和外源性物质，内源性物质主要包括氨基酸、蛋白质、葡萄糖、乳酸、尿素、油脂、脂肪酸、胆固醇等；无机物主要有：氯化物、氢氧化钠、铁离子、碳酸氢盐等。外源性物质主要包括血液、污垢、化妆品、食物污染物、保湿剂和护发产品等等。外源性物质的化学成分波动较大而内源性物质的成分波动较小。

3、潜在指纹是犯罪现场出现频率最高的指纹，是指手指接触寻常客体表面时，手指表面的化学物质残留导致的指纹痕迹。大多数情况下，潜在指纹的存在比较隐蔽，是人类肉眼无法直接观察到的。因此，基于潜在指纹痕迹表面较为稳定存在的化学成分，研发出使得潜在指纹发射出荧光从而得到潜在指纹成像的方法显得尤为重要。

4、传统的指纹成像方法主要有粉末法、熏蒸法和化学法。然而这些方法具有很多缺陷，在成像的过程中，很大程度上会对操作者的多个器官造成不可逆转的伤害，并且此类成像的清晰度和对比度都比较低。因此新型的潜在指纹的荧光成像方法的出现非常必要。其中，基于聚集诱导发光原理的潜在指纹荧光成像方法因其成像原理的优越性，使得其成像的对比度和清晰度都具有较大的提升。

5、目前，基于聚集诱导发光(aie)的潜在指纹成像方法中，主要为粉末法和溶液法。粉末法具有与传统粉末成像法相似的无法避免的扬尘危害。溶液法相较粉末法具有诸多优势，然而仍旧存在很多的缺陷。例如：1)溶液配比采用双或多溶剂体系，配制繁琐，且不适合长时间存储；2)溶液浸泡成像会造成指纹细节信息的损失；3)大多数现有基于aie原理的潜在指纹成像方法中，荧光探针仅靶向指纹痕迹中的油脂类物质进行机械吸附或静电吸附，靶向物质单一；人类手指表面附着的物质具有多样性，现有的基于aie原理的荧光探针技术仅单一靶向油脂类物质用于指纹成像时，往往存在鉴定准确度欠佳的问题。事实上，潜在指纹痕迹中含有多种比如氨基酸、溶菌酶等稳定存在的内源性物质，亟需提出能够同时靶向更多种类物质的荧光探针，用于潜在指纹成像以提高鉴定保障和准确度。

技术实现思路

1、针对现有技术的缺陷，本发明提供了一种多靶向响应的聚集诱导荧光探针、指纹显影剂及其在指纹成像中的应用，该探针能对潜在指纹痕迹中的多种物质(氨基酸类和脂质类物质等)产生靶向反应。因此本发明荧光探针对多种材质表面的多种类型的潜在指纹均可进行清晰且辨识度极高的荧光成像。由此解决现有的指纹采集方法，毒性较高，采集效率低，操作复杂，靶向物质单一，成像对比度和清晰度较低等技术问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种多靶向响应的聚集诱导荧光探针，具有如式(一)所示的结构通式：

3、

4、其中ar1、ar2、ar3和ar4各自独立地为碳数为6-30的芳环类结构，r1和r2各自独立地为h、碳数为1-30的烷基、碳数为1-30的烷氧基或碳数为1-30的烷基醇，且r1和r2中至少有一个含有nhs基团。

5、优选地，ar1、ar2、ar3和ar4各自独立地为如下式(二)至式(十四)中的一种：

6、

7、其中，r3为碳数为1-8的烷基、碳数为1-8的端胺基烷基或碳数为1-8的端羟烷基。

8、优选地，r1和r2中至少有一个为如下式(十五)至式(二十)中的一种：

9、

10、按照本发明的另一个方面，提供了一种所述的聚集诱导荧光探针的应用，用于潜在指纹荧光成像。

11、优选地，使含有所述荧光探针的溶液与含有潜在指纹的载体接触，使得所述荧光探针与指纹痕迹中的靶向物质反应结合，最终形成探针在潜在指纹脊线处的聚集状态，在激发光源的激发下，激发态的荧光探针分子通过辐射衰减回到基态，发出荧光，从而实现潜在指纹的荧光成像。

12、优选地，将含有所述荧光探针的溶液滴在含有潜在指纹的载体上，或者将含有所述荧光探针的溶液喷在含有潜在指纹的载体上，或者将含有所述含有潜在指纹的载体浸泡在所述荧光探针的溶液中，以使所述荧光探针的溶液与含有潜在指纹的载体接触。

13、优选地，所述荧光探针的溶液为荧光探针的水溶液、荧光探针的有机溶液或荧光探针溶于混合溶剂得到的溶液。

14、优选地，所述荧光探针的溶液中荧光探针的浓度为0.1μmol/l至2mol/l，进一步优选为5μmol/l至50μmol/l。

15、按照本发明的另一个方面，提供了一种潜在指纹显影剂，其含有所述的聚集诱导荧光探针的溶液。

16、总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下

17、有益效果：

18、(1)本发明提供的一种以萘酰亚胺为核心的具有扭曲平面结构的聚集诱导荧光探针，用于指纹荧光成像。该探针能对潜在指纹痕迹中的多种物质(氨基酸类和脂质类物质)产生靶向反应。因此本发明荧光探针对多种材质表面的多种类型的潜在指纹均可进行清晰且辨识度极高的荧光成像。一方面靶向物质种类增加，荧光探针聚集效果更好，提高了荧光成像效果；另一方面靶向物质种类增多，即使其中某一种丢失，由于还能够靶向其他目标物质，而使得指纹提取更有保障。

19、(2)本发明提供的荧光探针在溶液状态下，电子供体部分和受体部分围绕碳碳单键和双键自由旋转，发生非辐射衰减，表现出微弱的荧光。由于本发明探针在接触潜在指纹时与其靶向物质反应结合后会使探针分子发生聚集，探针由于分子内运动受限制使非辐射衰减渠道被抑制，激发态荧光探针分子通过辐射衰减回到基态，而发出强烈的荧光。

20、(3)本发明中的荧光探针对于潜在指纹痕迹中的多种物质均具有靶向结合的效应。可能的机理是本发明荧光探针的结构中含有nhs特性基团，易与潜在指纹痕迹中的氨基酸类物质迅速地产生化学反应，从而聚集在潜在指纹脊线表面；同时由于本发明中的荧光探针骨架结构为疏水结构，因此在接触到潜在指纹痕迹表面的脂质类物质时，会与其快速产生物理吸附作用，从而使得荧光探针于潜在指纹痕迹中的脊线表面产生富集。本发明中的荧光探针通过多种反应机理对潜在指纹痕迹中的多种物质产生靶向结合的作用，使得潜在指纹的成像更具保障。多重效果的叠加使得潜在指纹成像更具辨识度。

21、(4)本发明荧光探针用于潜在指纹成像，优于现有的指纹采集方法，具有更高的采集效率，操作更为简便，且毒性较低，成像的清晰度和对比度都具有极大的提升。

技术特征：

1.一种多靶向响应的聚集诱导荧光探针，其特征在于，具有如式(一)所示的结构通式：

2.如权利要求1所述的聚集诱导荧光探针，其特征在于，ar1、ar2、ar3和ar4各自独立地为如下式(二)至式(十四)中的一种：

3.如权利要求1所述的聚集诱导荧光探针，其特征在于，r1和r2中至少有一个为如下式(十五)至式(二十)中的一种：

4.如权利要求1至3任一项所述的聚集诱导荧光探针的应用，其特征在于，用于潜在指纹荧光成像。

5.如权利要求4所述的应用，其特征在于，使含有所述聚集诱导荧光探针的溶液与含有潜在指纹的载体接触，使得所述聚集诱导荧光探针与指纹痕迹中的靶向物质反应结合，最终形成探针在潜在指纹脊线处的聚集状态，在激发光源的激发下，激发态的聚集诱导荧光探针分子通过辐射衰减回到基态，发出荧光，从而实现潜在指纹的荧光成像。

6.如权利要求4所述的应用，其特征在于，将含有所述聚集诱导荧光探针的溶液滴在含有潜在指纹的载体上，或者将含有所述聚集诱导荧光探针的溶液喷在含有潜在指纹的载体上，或者将含有所述含有潜在指纹的载体浸泡在所述聚集诱导荧光探针的溶液中，以使所述荧光探针的溶液与含有潜在指纹的载体接触。

7.如权利要求4所述的应用，其特征在于，所述聚集诱导荧光探针的溶液为聚集诱导荧光探针的水溶液、聚集诱导荧光探针的有机溶液或聚集诱导荧光探针溶于混合溶剂得到的溶液。

8.如权利要求4所述的应用，其特征在于，所述聚集诱导荧光探针的溶液中荧光探针的浓度为0.1μmol/l至2mol/l。

9.如权利要求4所述的应用，其特征在于，所述激发光源为紫外光或可见光，其波长为190纳米至520纳米。

10.一种潜在指纹显影剂，其特征在于，其含有如权利要求1至3任一项所述的聚集诱导荧光探针的溶液。

技术总结
本发明属于新材料荧光探针技术领域，更具体地，涉及一种多靶向响应的聚集诱导荧光探针、指纹显影剂及其在指纹成像中的应用。该荧光探针具有如式(一)所示的结构通式：其中Ar<subgt;1</subgt;、Ar<subgt;2</subgt;、Ar<subgt;3</subgt;和Ar<subgt;4</subgt;各自独立地为碳数为6‑30的芳环类结构，R<subgt;1</subgt;和R<subgt;2</subgt;各自独立地为H或碳数为1‑30的取代基，且R<subgt;1</subgt;和R<subgt;2</subgt;中至少有一个含有NHS基团。使用本发明荧光探针的溶液，再借助普通相机，就可以将光滑物体表面的潜在指纹通过染色之后用紫外光激发的方法显现出来，更加简便直接地得到低背景噪音且高对比度、高清晰度的荧光指纹成像。

技术研发人员：朱明强,田蕊,李冲
受保护的技术使用者：华中科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13