一种turn-on型BODIPY荧光传感器及其制备方法和用图
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种裸眼检测CN的化rn-on型B0DIPY英光传感器及其制备方法，还 涉及该类turn-on型英光传感器在活体胃癌细胞中CN检测的应用。
【背景技术】
[0002] 阴离子在生物、环境、医药、化工等领域应用非常广泛。氯根（CN)离子是剧毒的阴 离子，属于六级毒害品，对人的致死量极微，在人体内的半致死量为l.Omg/Kg，氯化物溶液 在人体皮肤表面的半致死量为lOOmg/kg。氯化物在采矿、冶金、电锥、染料、合成纤维、树脂 等行业生产有广泛应用，是不可缺少的工业原料，但与此同时也带来很严重的环境问题。 所W，设计合成高选择性的英光传感器识别和检测CN成为当前分析化学、环境化学W及生 物化学等研究领域的重要课题。英光传感器将检测的信号转换成被感知的信息，转换的前 后通过英光的强度或者波长的变化等来判定祀标的种类和浓度等等相关参数。
[0003] 近年来，英光法和比色法在离子检测方面，由于操作简单、仪器易得、反应迅速等 原因倍受青睐化in,Q.;化，Y. -P.etc.Chem.Rev. 2013, 113, 192)。B0DIPY染料因其较高的 英光量子产率和摩尔消光系数，良好的光稳定性；容易进入细胞；无毒性等优点，使送类染 料广泛地应用于英光分子探针的设计上。±耳其的Akkaya课题组成功设计合成了一种高 选择性和高灵敏度检测氯根的B0DIPY探针巧kmekci，Z. ;Yilmaz，M.D. ;A化aya，E.U.Org. Lett. 2008, 10, 461)。
[0004] 大部分报道的BODIPY英光探针都是所谓的"turn-off"型，即探针分子与氯根结 合后会出现英光减弱或英光粹灭。从生物化学的应用角度，W及从细胞成像领域的应用考 虑，设计新型的turn-on型BODIPY英光探针，实现高选择性检测氯根是非常有应用前景 的。因此，有必要设计开发一种能够高选择性裸眼检测CN的化rn-on型BODIPY英光传感 器。
【发明内容】
[000引基于目前缺少商品化的选择性识别CN的BODIPY类英光传感器，本发明的目的在 于提供一种化rn-on型BODIPY英光传感器及其制备方法和用途，弥补现有技术之不足。
[0006] 具体技术方案如下：
[0007] 一种化rn-on型BODIPY英光传感器，进一步地，其结构通式为：
[0008]
[0009]进一步地，R为-邸3, -COORi，或C00H等。
[0010] 进一步地，所述英光传感器为英光探针。
[0011] 进一步地，Ri=H、。。的烷基、CH=CH-CH=CH、环烷基、苯基、蔡基、F、C1、化、 I、0R2、NR2R3、CN、（CH=邸2)佑6电化2、（邸2)。〇(邸2)占、（CH2)nC00M、（CH2)mC0M或（CH2)mS〇3M。
[0012] 进一步地，其中的R2、R3为相同或不同的H、Cl12直链或者支链烷基、Cl12环烷基、 畑2) "0畑2化（CH2)mC00M、（CH2)mC0M或（CH2)mS〇3M;n、m= 0 - 15;M=H、Li、Na、K、NH4。
[0013] 上述化rn-on型BODIPY英光传感器的制备方法，包括如下步骤：
[0014] (1)B0DIPY3
THF/HzO,DDQ溶于THF中；
[0015] (2)逐滴滴加到反应瓶中；
[0016] (3)室温磁力揽拌，反应一定时间并粹灭反应；
[0017] (4)萃取，干燥，过滤，减压浓缩，提纯；
[001 引（5)得到B0DIPY4 '
[0019] (6)醒化染料B0DIPY4与丙二睛溶于甲苯；
[0020] (7)在步骤（6)的混合溶液中加脈巧；
[0021] (8)室温揽拌反应，萃取，干燥，过滤，减压浓缩，提纯；
[0022] (9)得到B0DIPY1，即B0DIPY英光传感器。
[0023] 进一步地，步骤（2)在冰水浴条件下逐滴滴加到反应瓶中。
[0024] 进一步地，步骤（3)中反应12小时加水粹灭反应，和/或，步骤（4)和做中采用 硅胶柱层析分离提纯。
[002引上述turn-on型B0DIPY英光传感器的用途，进一步地，用于裸眼检测CN。
[0026] 进一步地，用于在活体胃癌细胞中检测CN。
[0027] 与目前现有技术相比，本发明由于CN的加入，使得体系中原来的共辆结果变为非 共辆结构，引起分子内电荷转移改变，宏观上表现为发光的改变，即原来的溶液颜色由粉 红色变成浅绿色，进而实现裸眼对CN的检测。
[0028] 此外，基于该类英光传感器较好的水溶性、生物相容性及低毒性，我们研究了 B0DIPY1对氯根离子的检出限，计算结果如下：
[0029] 线性回归系数：R= 0. 99154，
[0030] 检测极限；DL= 30bi/m= 3蝴8. 2178*10 ^10292. 48622 = 2. 8*10 ?M(S/N= 3)。
[0031] 我们还研究了B0DIPY1在活细胞中CN的检测。用B0DIPY1溶液培养的胃癌细 胞，加入CN之后，在英光倒置显微镜下观察，有明显的绿色英光。而对于参照组，即只用 B0DIPY1溶液培养的胃癌细胞，则几乎没有英光。明场观察可W看到很好的细胞状态，证明 在整个过程中细胞活性良好。细胞成像实验表明，B0DIPY1可W很好地穿透细胞膜，且可能 与CN有效作用实现对活体细胞中CN的微量检测。送对于生物化学、细胞生物学W及临床 医学等领域都有着重大的意义。
[00础具体来说：
[0033] 1)本发明的BODIPYl，其制备W及分离过程简单，产率较好；
[0034] 2)本发明的B0DIPY1，作为CN英光传感器，可W用作对CN的高灵敏度、高选择性 裸眼检测。
[0035] 3)本发明的CN英光传感器，有较好的水溶性、生物相容性和低毒性，能够实现对 CN的高选择性裸眼检测，当然也能实现在活体细胞中CN的微量检测。
【附图说明】
[0036] 图la为B0DIPY1在不同溶剂中的紫外光谱图；
[0037] 图化为B0DIPY1在不同溶剂中的英光光谱图巧X= 490nm);
[003引图2a为B0DIPY1对氯根离子滴定的紫外曲线；
[0039] 图化为B0DIPY1对氯根离子滴定的英光曲线；
[0040] 图3为B0DIPY1在THF-H2〇(v/v，1:1)中对各种阴离子的紫外相应曲线
[0041] 0:blank,l:F，2:SCN，3:N〇3,4:Br，5:HS04,6:HP042,7:H2P04,8:C1，9:C10410:A cO，11:服〇3;
[0042]图4a为BODIPY英光传感器1与各种阴离子作用的英光光谱情况；
[0043] 图4b为B0DIPY1在THF-HzO(v/v，1:1)中对CN的选择性和竞争性图；
[0044] 0:blank, l:F，2:SCN，3:N〇3,4:Br，5:HS04,6:HP042,7:H2P04,8:C1，9:C10410:A cO，11:服〇3.
[004引图5为BODIPYl的英光面积随CN浓度变化的线性关系；
[0046] 图6探针分子的英光强度与溶液抑的关系图；
[0047] 图7a为通过0LYMPUS-IX71型英光显微镜观察到的细胞的明场照片；
[0048] 图化为BODIPYl在细胞中的英光成像图；
[0049] 图8a为较弱红色英光细胞的明场照片；
[0050] 图8b为B0DIPY1+CN在细胞中的英光成像；
[0051] 图9为BODIPYl的单晶结构图
[0052] 图10为化rn-on型BODIPY英光传感器结构通式。
【具体实施方式】
[0053] 下面根据附图对本发明进行详细描述，其为本发明多种实施方式中的一种优选实 施例。
[0054]-种裸眼检测CN的化rn-on型BODIPY英光传感器，其结构通式为：
[00 巧]
[005引通式中；Ri=H、。12的烷基、CH=CH-CH=CH、环烷基、苯基、蔡基、F、C1、化、I、 0R2、NR2R3、CN、（CH=邸2)佑6电化2、（CH2)m0(CH2)nH、（CH2)nC00M、（CH2)mC0M或（CH2)mS03M化、尺3 为相同或不同的H、Ci12直链或者支链烷基、Cl12环烷基、畑2)。0畑2)占、（CH2)mC00M、畑2) mCOM或（CH2)mS03M;n、m= 0 - 15;M=H、Li、化、K、NH4。
[0057] 眼检测CN的BODIPY英光传感器的合成方法，特征在于该方法采用下 列制备步骤；50血圆底烧瓶中B0DIPY3
化4mg，0.20mmol)，THF/ &0(8/0. 08血)，孤Q(180mg，0.8mmol)溶于2血THF中，在冰水浴条件下逐滴滴加到反应瓶 中，室温磁力揽拌，反应12小时加20mL水粹灭反应，萃取，干燥，过滤，减压浓缩，硅胶柱层 析分离提纯（300-400目硅胶粉，正己焼/己酸己醋=6/1，V/V)得到澄红色固体粉末染料 B0DIPY4,
60.Omg,产率 90 %。
[0058]醒化染料B0DIPY4(166mg，0. 5mmol)与丙二睛（40mg0.6mmol)溶于 10血甲苯，然 后在混合溶液中加一滴脈巧，室温揽拌反应0. 5小时，萃取，干燥，过滤，减压浓缩，硅胶柱 层析分离提纯（300-400目硅胶粉，正己焼/己酸己醋=3/1，V/V)得到紫红色固体粉末染 料B0DIPY1。裸眼检测CN的BODIPY英光探针及其合成方法，其特征是；所述有机溶剂选自 1,2-二氯己焼，甲苯、氯苯、邻二甲苯、对二甲苯。的裸眼检测CN的BODIPY英光探针及其 合成方法，其特征是；所述的酸选自册Ac、CHs-Oft-SOsH、肥00H、肥1、皿r、CH3SO3H、CF3SO3H。
[0059] 实施案例1 ;
[0060] B0DIPY1的滴定实验在THF-H2〇(v/v，1:1)中进行，浓度为1. 0*105mol/L。在滴 定过程中，547nm处的主体吸收峰逐渐消失，在511nm处生成一个新的峰，并且逐渐增强。 在513皿处形成的1个等吸收点，说明该化合物的结构在氯根离子作用下，发生了改变， 生成了新的化合物。同时溶液颜色由粉红色变成浅绿色。
[0061] B0DIPY1与CN作用的英光光谱滴定中，所用的激发波长为490皿，加入CN浓度 为0-20当量。在滴定过程中，588nm处的发射峰逐渐降低，而在545nm处的发射峰逐渐增 强。反应体系在加入10当量的CN后达到了平衡。从图二度）看出，B0DIPY1在THF-H2〇(v/ V，1:1)中与CN作