一种双重检测过氧亚硝基和二氧化硫的荧光探针及其应用

本发明属于有机分子荧光探针，具体涉及一种双重检测过氧亚硝基和二氧化硫的荧光探针及其应用。

背景技术：

1、细胞凋亡是细胞的一种自杀模式，利用这种模式去处理受到损伤或被判断为对生物体可能产生威胁的细胞。研究发现，生物体内每天要产生大量的凋亡细胞以维持系统平衡。细胞凋亡时，会出现细胞收缩、染色质凝结等特征。细胞凋亡异常容易导致多种疾病，如神经退行性疾病；程度严重的甚至会变成癌症，如艾滋病。因此，迫切需要开发监测细胞凋亡的方法。其中，荧光成像经常因原位、实时、高灵敏度等优势被用来监控细胞凋亡。

2、过氧亚硝酸盐onoo-是一种活性氧，其半衰期非常短，不到十毫秒。onoo-在生物体内的信号转导和杀菌反应中有重要作用。但是一旦onoo-过量，会因其本身的氧化性、亲核性、硝化性去破坏细胞。此外，onoo-可以诱发许多常见疾病。因此，检测onoo-成为研究热点。荧光探针因其灵敏度高、操作简便等特点，成为检测onoo-的有力工具之一。目前，设计检测onoo-的荧光探针的思路有很多。比如开发以苯硼酸酯基或肼基为反应位点的荧光探针。

3、二氧化硫是一种常见的活性氧，当二氧化硫溶解在水中，形成的盐会被氧化成硫酸，而硫酸就是酸雨的主要组成部分，其对河流会造成严重污染。在生物系统中，内源性二氧化硫是可以在一些含硫氨基酸的氧化过程中产生，其在维持生物系统中氧化还原状态发挥着重要作用。研究发现，吸入过量的二氧化硫会诱发一些呼吸道疾病。因此，开发能够检测二氧化硫的方法十分重要。常见的检测二氧化硫的方法有很多，如分光光度法、高效液相色谱法、电化学法等，但一般操作复杂。荧光探针相对来说操作较为简便。

4、根据研究发现，二氧化硫、onoo-和细胞凋亡这三者存在着微妙的联系。onoo-能够与蛋白质反应，严重时会导致细胞凋亡；二氧化硫能够抑制血管平滑肌细胞增殖，促进细胞凋亡。然而，能够同时观察这三者之间关系的荧光探针却少有报道。

技术实现思路

1、本发明针对现有荧光探针的不足设计、合成了两种能够对二氧化硫、onoo-区分产生荧光信号变化的荧光探针，分别是探针nai和探针nabi。光谱结果证实了探针nai和探针nabi对二氧化硫和onoo-的响应能力，并且能够通过发射波长进行有效区分。成像实验研究发现，探针nabi对细胞凋亡有监控能力。本发明公开的一种区分检测过氧亚硝基阴离子和二氧化硫的荧光探针具有以下nai和nabi结构：

2、

3、本发明荧光探针nai和nabi的制备方法如下：

4、

5、化合物1的合成：在室温下，向加有2,3,3-三甲基-3h-吲哚的乙醇溶液中加入碘甲烷。将混合溶液加热到80℃并反应12小时，然后冷却到室温。将固体过滤，用乙醇洗涤，然后干燥，得到白色产物。

6、化合物2的合成：在室温下，向含有1,1,2-三甲基-1h-苯并吲哚的乙醇溶液中加入碘甲烷。将混合溶液加热到80℃并反应12小时，然后冷却到室温。将粗产物过滤，用乙醇洗涤，然后干燥，得到白色固体。

7、探针nai的合成：化合物1和6-二甲氨基-2-萘醛加入到含有2ml乙醇的密封管中。在密封管中搅拌加入哌啶。系统加热到80℃反应10小时，然后冷却到室温。过滤得到粗产物，经乙醇重结晶后得到棕色固体。

8、探针nabi的合成：化合物2和6-二甲氨基-2-萘醛加入到含有2ml乙醇的密封管中。在密封管中搅拌加入哌啶。系统加热到80℃反应10小时，然后冷却到室温。过滤得到粗产物，经乙醇重结晶后得到棕色固体。

9、本发明公开了上述检测过氧亚硝基阴离子、二氧化硫的荧光探针在细胞成像可视化的应用。具体的，所述细胞成像为细胞凋亡成像、细胞活性成像，

10、进一步优选的，所述细胞成像为对干细胞、内质网或者癌症细胞成像。

11、进一步优选的，本发明所述荧光探针能同时检测细胞内onoo-、二氧化硫与亚硫酸钠。

12、进一步优选的，上述制备的荧光探针nai和nabi能够对细胞内粘度、rna积极响应。

13、进一步优选的，上述荧光探针能与细胞内rna结合。

14、进一步优选的，上述荧光探针在制备神经退行性疾病、癌症检测试剂的应用

15、本发明荧光探针可以用于细胞成像的主要原因是该荧光探针能检测细胞内onoo-以及二氧化硫浓度变化，并且检测灵敏。同时本发明的荧光探针对细胞内粘度、rna均有积极响应。

16、本发明的有益效果：

17、吲哚盐化合物nai和nabi可同时区分检测过氧亚硝基阴离子和二氧化硫，并且能够通过发射波长进行有效区分；响应时间短，在1分钟内即可反应完全，响应能力良好；探针nai和nabi对粘度、rna均有很好的响应效果；探针nai和nabi能很好的检测细胞凋亡过程。

技术特征：

1.一种双重检测过氧亚硝基和二氧化硫的荧光探针，所述荧光探针为吲哚盐化合物，其特征在于，所述荧光探针代号分别为nai，nabi，其中荧光探针nai，nabi具有如下结构式：

2.根据权利要求1所述的双重检测过氧亚硝基和二氧化硫的荧光探针在细胞成像可视化的应用。

3.根据权利要求2所述的细胞成像可视化的应用，其特征在于，所述细胞成像为细胞凋亡成像、细胞活性成像。

4.根据权利要求2所述的细胞成像可视化的应用，其特征在于，所述荧光探针能同时检测细胞内onoo-、二氧化硫与亚硫酸钠。

5.根据权利要求2所述的细胞成像可视化的应用，其特征在于，所述荧光探针对细胞内粘度、rna积极响应。

6.根据权利要求5所述的细胞成像可视化的应用，其特征在于，所述荧光探针能与细胞内rna结合。

7.根据权利要求1所述的双重检测过氧亚硝基和二氧化硫的荧光探针在制备神经退行性疾病、癌症检测试剂的应用。

技术总结
本发明提供了一种双重检测过氧亚硝基和二氧化硫的荧光探针及其应用，探针以6‑二甲胺基‑2‑萘甲醛为主体，在此结构上分别接上两个类似的吲哚盐衍生物，制备出具有红色发射的探针NAI和探针NABI。光谱结果证明了两种荧光探针对二氧化硫、ONOO<supgt;‑</supgt;、以及亚硫酸钠均有明显的响应效果。本发明提供的荧光探针能够同时区分检测过氧亚硝基阴离子、二氧化硫，检测限低，响应时间短，并对细胞内粘度、RNA均有很好的响应效果，能有效检测细胞凋亡过程。

技术研发人员：冯瑞卿,戴纯,田明刚,王志远,张启龙,王慧娜
受保护的技术使用者：济南大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14