一种荧光探针及其制备方法和应用

本发明属于荧光及传感材料，具体涉及一种荧光探针及其制备方法和应用。

背景技术：

1、公开该背景技术部分的信息旨在增加对本发明总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

2、黏度作为生理环境的重要参数，已被证明是生物体内炎症的重要指标(anal.chem.,91(2019),8415-8421.)。通过监测细胞或生物体内的黏度变化可方便的监测炎症。然而，传统粘度计不适用于监测细胞和生物器官中的黏度变化。荧光探针作为生物检测领域中的重要工具，具有良好的选择性、高灵敏度、非侵入性及优秀的时间-空间分辨率。黏度敏感的荧光探针已被证实是监测细胞或生物器官中黏度变化有效工具，而备受关。利用黏度敏感探针已经实现对小鼠脂肪肝、癌症和动脉粥样硬化等炎症相关疾病的生物传感检测。

3、考虑到深层组织成像和信号保真度，近红外荧光-光声(pa)双模探针具有明显优势。然而，目前在胃酸环境下使用分子探针监测体内胃炎情况仍然是一个巨大挑战。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明的第一个目的在于提供一种荧光探针，所述荧光探针具有大共轭d-π-a结构，电子给体和电子受体通过可旋转的c-c单键连接，从而实现在低黏度环境中具有弱的荧光-光声信号，而在高黏度环境中具有强的荧光-光声信号。

2、本发明的第二个目的在于提供上述荧光探针的制备方法，所述制备方法原料易得，操作简单及环境友好等优点。

3、本发明的第三个目的在于提供上述荧光探针的应用，所述荧光探针具有高度的线粒体靶向性，胃酸稳定性及粘度响应性，在活体胃炎监测及肿瘤细胞区分中具有重要的应用价值。

4、为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

5、一种荧光探针，所述荧光探针的结构通式如式(i)所示：

6、

7、其中，r为羧基，烃基或氢等基团，r在苯环上为单一取代或多取代。

8、上述荧光探针的制备方法，所述制备方法采用以下步骤：

9、①、在催化剂1中加入式(ii)所示的环戊酮及式(iii)所示的4-二乙氨基-2-羟基二苯甲酮类化合物，进行加热反应，加入冰水及催化剂2，得到式(iv)所示的中间体；步骤①的反应路线如式(1)所示：

10、

11、②、将步骤①得到的中间体，有机溶剂及式(v)所示的7-(二乙氨基基)香豆素-3-甲醛混合，进行反应，得到式(i)所示的探针；步骤②的反应路线如式(2)所示：

12、

13、进一步地，步骤①中，所述4-二乙氨基-2-羟基二苯甲酮类化合物为2-(4-(二乙基氨基)-2-羟基苯甲酰基)苯甲酸。

14、进一步地，步骤①中，所述催化剂1为浓硫酸；所述催化剂2为高氯酸。

15、进一步地，所述高氯酸的浓度为70％。

16、进一步地，步骤①中，所述环戊酮，4-二乙氨基-2-羟基二苯甲酮类化合物，催化剂1，催化剂2及冰水的摩尔体积比为(10.0-30.0)mmol：10.0mmol：11.0ml：1.1ml：300.0ml。

17、进一步地，步骤①中，所述加热反应的温度为(60-120)℃，时间为(1-5)h。

18、进一步地，步骤①中，所述加入催化剂2及冰水后还需进行抽滤，洗涤及真空干燥。

19、进一步地，步骤②中，所述有机溶剂为乙醇，二甲基亚砜(dmso)，n,n-二甲基甲酰胺或甲醇等。

20、进一步地，步骤②中，所述中间体，7-(二乙氨基基)香豆素-3-甲醛及有机溶剂的摩尔体积比为(1.0-1.5)mmol：1.0mmol：(10.0-25.0)ml。

21、进一步地，步骤②中，所述反应的温度为(50-100)℃。

22、进一步地，步骤②中，所述反应的时间为1-5小时。

23、进一步地，步骤②中，所述反应完成后，还需进行重结晶。

24、上述荧光探针的应用，所述荧光探针可用于荧光或光声成像检测领域。

25、进一步地，所述荧光探针可用于炎症的原位荧光或光声成像。

26、进一步地，所述荧光探针可用于胃炎原位荧光或光声成像。

27、进一步地，所述荧光探针可用于癌症的原位荧光或光声成像。

28、进一步地，所述荧光探针可用于区分肿瘤细胞与正常细胞。

29、本发明制备的荧光探针针具有大共轭d-π-a结构，分子内c-c单键(转子)的旋转可以调节探针的荧光及光声信号的强弱：

30、

31、在高粘度环境中，探针的分子内旋转受到限制，探针分子显示出强的荧光及光声信号；在低粘度环境中，探针的分子内加速，探针分子显示出弱的的荧光及光声信号。

32、本发明提供的荧光探针的制备方法中在第一步合成中使用环戊酮为原料使得产物的荧光发射达到800nm以上；第二步合成中选用乙醇或甲醇等作为溶剂使产物可以以固体的形式析出，简化了分子纯化方法、提高的产物纯度。

33、有益效果：本发明提供了一种具有高度胃酸稳定性的粘度响应型近红外荧光-光声双模探针，解决了目前基于粘度响应型荧光探针无法用于活体胃炎成像的问题。所述荧光探针的制备方法具有原料易得，操作简单及环境友好等优点；所述荧光探针具有良好的线粒体靶向性，对胃酸环境的高稳定性及粘度响应性，可用于活体小鼠胃炎可视化荧光-光声双模态监测及区分肿瘤细胞与正常细胞，具有重要的应用价值。

技术特征：

1.一种荧光探针，其特征在于，所述荧光探针的结构通式如式(i)所示：

2.权利要求1所述的荧光探针的制备方法，其特征在于，所述制备方法采用以下步骤：

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤①中，所述4-二乙氨基-2-羟基二苯甲酮类化合物为2-(4-(二乙基氨基)-2-羟基苯甲酰基)苯甲酸；

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤①中，所述环戊酮，4-二乙氨基-2-羟基二苯甲酮类化合物，催化剂1，催化剂2及冰水的摩尔体积比为(10.0-30.0)mmol：10.0mmol：11.0ml：1.1ml：300.0ml；

5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤②中，所述有机溶剂为乙醇，二甲基亚砜，n,n-二甲基甲酰胺或甲醇。

6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤②中，所述中间体，7-(二乙氨基基)香豆素-3-甲醛及有机溶剂的摩尔体积比为(1.0-1.5)mmol：1.0mmol：(10.0-25.0)ml；

7.权利要求1所述的荧光探针和/或权利要求2-6任一项所述的方法制备的荧光探针的应用，其特征在于，所述荧光探针可用于荧光成像检测领域或光声成像检测领域。

8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述荧光探针可用于炎症的原位荧光成像检测领域或原位光声成像检测领域。

9.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述荧光探针可用于癌症的原位荧光成像检测领域或原位光声成像检测领域。

技术总结
本发明属于荧光及传感材料技术领域，具体涉及一种荧光探针及其制备方法和应用。所述荧光探针的结构通式为，R为羧基、烃基或氢等基团。所述荧光探针的制备方法为将环戊酮及4‑二乙氨基‑2‑羟基二苯甲酮类化合物进行加热反应，得到中间体；将所述中间体及7‑(二乙氨基基)香豆素‑3‑甲醛进行反应，得到所述荧光探针。所述制备方法原料易得，操作简单及环境友好等优点。所述荧光探针具有胃酸稳定性及粘度响应性，可用于活体小鼠胃炎可视化荧光‑光声双模态监测及区分肿瘤细胞与正常细胞，具有重要的应用价值。

技术研发人员：鞠萍,张恩生,渠凤丽
受保护的技术使用者：曲阜师范大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/22