一种次氯酸响应型荧光化合物、比率型荧光探针及其应用

本发明属于纳米生物材料，具体涉及一种次氯酸响应型荧光化合物、以及检测次氯酸的比率型半导体聚合物量子点荧光探针，并进一步公开其制备方法与应用。

背景技术：

1、次氯酸/次氯酸盐(hclo/clo-)是重要的活性氧(ros)之一，在生物体中由过氧化氢和氯离子在过氧化物酶的催化作用下产生的，被认为是入侵病原体的头号杀手，在许多病理和生理过程中发挥着重要作用。在生物体内，次氯酸/次氯酸盐(hclo/clo-)主要存在于各个器官、组织及细胞中，在维持细胞内的氧化还原平衡等方面发挥重要作用，特别是在机体对入侵细菌等病原体的免疫防御中扮演重要的角色。虽然内源性次氯酸根的存在可以破坏入侵的细菌和病原体，保护人体健康，但是，过高含量的hclo可能导致多种疾病，例如关节炎、肺损伤、阿尔茨海默病、糖尿病、神经退行性疾病、心血管疾病甚至癌症。因此，建立可靠、快速、精准的hclo/clo-检测及分析方法，实现对于次氯酸的实时可视化检测对此类疾病的监控和诊断具有重要意义。

2、目前，检测hclo/clo-的方法主要包括还原滴定法、电化学测试法、色谱分析法、比色分析和荧光探针技术等。传统的检测方法大多具有分析成本高、需要昂贵仪器、方法复杂等缺点，而荧光探针技术对被分析物的响应具有快速、灵敏和特异性高的特点，可作为有效的生物分析手段对hclo实现检测。目前，可用于检测hclo的荧光探针在设计、合成以及生物应用方面得到深入研究，开发了各种各样的诸如开关型探针、比率型探针等类型的次氯酸探针。许多次氯酸荧光探针的设计从反应位点保护脱保护和选择性氧化策略入手，即这些反应位点与hclo之间具有反应特异性，hclo通过阻断pet过程或是改变ict、fret、esipt等过程使荧光光谱发生变化。比率型荧光探针能更好地消除背景信号的干扰，克服单一波长变化探针的缺点，如探针受到仪器参数波动、探针分布不均等影响，可以通过两个波长进行自校准，更有利于获取准确的荧光检测信号，成为当前次氯酸检测探针领域的研究热点。

技术实现思路

1、为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种次氯酸响应型荧光化合物meotpatbt；

2、本发明所要解决的第二个技术问题在于提供一种检测次氯酸的比率型半导体聚合物量子点荧光探针，所述探针为基于荧光共振能量转移(fret)原理设计合成的meo-cnppv pdots荧光探针，具有较好的特异性和良好的光化学稳定性，可比率检测次氯酸；

3、本发明所要解决的第三个技术问题在于提供上述次氯酸响应型化合物及比率型半导体聚合物量子点荧光探针的制备方法与应用。

4、为解决上述技术问题，本发明所述的一种次氯酸响应型荧光化合物，所述荧光化合物记为meotpatbt，具有如下式(i)所示的结构，所述化合物的英文名称为4,4'-(benzo[c][1,2,5]thiadiazole-4,7-diylbis(thiophene-5,2-diyl))bis(n,n-bis(4-methoxyphenyl)aniline)：

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6、本发明还公开了一种制备所述次氯酸响应型荧光化合物的方法，包括取下式(1)所示化合物4-硼酸酯-4',4'-二甲氧基三苯胺与式(2)所示化合物4,7-双(5-溴-2-噻吩基)-2,1,3-苯并噻二唑进行suzuki偶联反应的步骤；

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8、具体的，所述suzuki偶联反应包括在碳酸钾、四丁基溴化铵、四(三苯基膦)钯存在下进行反应的步骤；

9、优选的，以式(2)所示化合物为1当量计，所述碳酸钾的用量为6-10当量，所述四丁基溴化铵的用量为0.1-0.15当量，所述四(三苯基膦)钯的用量为0.1-0.15当量；

10、更优选的，以式(2)所示化合物为1当量计，所述碳酸钾的用量为8当量，所述四丁基溴化铵的用量为0.125当量，所述四(三苯基膦)钯的用量为0.125当量。

11、本发明还公开了一种检测次氯酸的比率型pdots荧光探针，所述荧光探针包括作为能量供体的荧光半导体聚合物、作为能量受体的如权利要求1所述的荧光化合物meotpatbt、以及起包裹作用的的双亲性聚合物；

12、优选的，所述荧光半导体聚合物包括cnppv，即聚(5-(2-乙基己氧基)-2-甲氧基-氰基对苯二甲亚基)；

13、优选的，所述双亲性聚合物包括ps-peg-cooh(聚苯乙烯-聚乙二醇-羧基)和/或psma。

14、具体的，所述荧光探针中，所述meotpatbt与cnppv的质量比为＝1：180-220，所述meotpatbt和cnppv的总量与所述双亲性聚合物的质量比为＝1：0.8-1.2；

15、优选的，所述荧光探针中，所述meotpatbt与cnppv的质量比为＝1：200，所述meotpatbt和cnppv的总量与所述双亲性聚合物的质量比为＝1：1。

16、具体的，所述荧光探针还包括3-氨基丙基三乙氧基硅烷(aptes)；

17、优选的，所述aptes与所述meotpatbt的质量比为1：180-220，优选质量比为1：200。

18、本发明还公开了一种制备所述检测次氯酸的比率型荧光探针的方法，包括取选定量的所述meotpatbt、荧光半导体聚合物和双亲性聚合物进行纳米沉淀反应的步骤；

19、优选的，所述方法还包括加入3-氨基丙基三乙氧基硅烷(aptes)进行纳米沉淀反应的步骤。

20、具体的，所述纳米沉淀反应包括进行超声处理的步骤；具体的，所述超声处理步骤的功率为20-60khz，处理时间3-8分钟；

21、优选的，所述纳米沉淀反应的溶剂体系包括四氢呋喃(thf)。

22、本发明还公开了所述荧光化合物用于制备检测次氯酸的比率型荧光探针的用途。

23、本发明还公开了所述检测次氯酸的比率型荧光探针在hclo/clo-检测领域的应用；

24、优选的，所述hclo/clo-检测包括内源性、外源性或水环境中clo-检测。

25、本发明所述次氯酸响应型荧光化合物，为具有噻吩结构的偶联化合物，所述荧光化合物可作为能量受体对次氯酸有敏感响应，噻吩的硫原子可以被次氯酸氧化，进而影响探针内部的fret过程，使荧光发射光谱发生明显变化，可用于制备检测次氯酸的比率型纳米荧光探针。

26、本发明所述检测次氯酸的比率型半导体聚合物量子点荧光探针，为基于荧光共振能量转移原理设计合成的a-d(d：能量供体，a：能量受体)比率型次氯酸荧光探针，所述探针包括能量供体和能力受体且符合传能条件，即能量供体的发射光谱和能力受体的吸收光谱有较大重叠，同时受体发射光谱对次氯酸敏感，可以实现次氯酸的比率检测。相较单波长变化的探针，比率型荧光探针能更好地消除背景信号的干扰，通过两个波长进行自校准，有利于获取准确的检测信号。

27、本发明所述检测次氯酸的比率型半导体聚合物量子点荧光探针，主要由能量供体cnppv和能量受体meotpatbt荧光化合物通过纳米共沉淀法制成。所述荧光探针中，次氯酸的存在可以氧化meotpatbt中噻吩环上的硫原子，进而阻断cnppv向meotpatbt的传能，使pdots探针荧光光谱发生比率变化。实验表明，本发明所述探针在红光区680nm处的荧光强度明显减弱，而在600nm的荧光增强，通过两波长间的荧光变化(i600nm/i680nm)可以实现次氯酸的比率检测。本发明所述检测次氯酸的比率型半导体聚合物量子点荧光探针受外界(离子、活性氧、活性氮)干扰小，具有较高的专一性、抗干扰性和高稳定性。相较于传统的“开关”型荧光探针，本发明所述比率型荧光探针对次氯酸的分析和检测，具有背景荧光低、抗干扰能力强的优点，可以实现raw 264.7细胞和小鼠上活性氧的检测。

28、本发明所述检测次氯酸的比率型半导体聚合物量子点荧光探针，3-氨基丙基三乙氧基硅烷(aptes)的引入有助于改善探针的稳定性，使探针的稳定性大大增强。干扰性实验也证明，加入aptes的探针选择性更好，抗干扰能力更强。