一种荧光探针及其在动态检测硫醇中的应用的制作方法
【专利摘要】一种荧光探针及其在动态检测硫醇中的应用涉及一类在硫醇存在下荧光发生增强，在氧化性物质存在下荧光又恢复原来状态的荧光探针。本发明提供了一种可用于选择性，动态检测细胞内硫醇的荧光探针。本发明采用吸收和发射具有一定重叠的荧光染料如荧光素、罗丹明等作为荧光母体，在荧光母体上引入二硒键结构作为与硫醇反应的活性中心，以实现选择性地检测硫醇；利用二硒化合物与硫醇的反应产物与活性氧如双氧水，次氯酸或过氧化亚硝酰等反应重新生成二硒化合物并伴随荧光猝灭的性质，实现探针分子的可逆性；同时利用含二硒键化合物与硫醇反应前后荧光团之间距离的变化及其对整个化合物荧光性质的影响改变探针分子的荧光性质。
【专利说明】一种荧光探针及其在动态检测硫醇中的应用
【技术领域】:
[0001]本发明涉及一类用于动态检测硫醇的荧光探针，具体的说，是一类在硫醇存在下荧光发生增强，在氧化性物质如双氧水，次氯酸，超氧化钾，过氧化叔丁醇，过氧化亚硝酰或单重态氧存在下荧光又恢复原来状态的荧光探针。
【背景技术】:
[0002]硫醇是细胞内大量存在的一种还原性物质，对于维持细胞内还原型硫醇RSH和氧化型硫醇RSSR之间的氧化还原平衡起着重要的作用，特别是谷胱甘肽被认为是细胞内最主要的一类对抗氧化压力的还原剂，反过来，细胞内的硫醇浓度又会随着氧化压力的变化而有所波动。当细胞长期处于氧化胁迫条件下时，细胞内的硫醇会低于正常水平，这样就会导致各种疾病如:自闭症，糖尿病，高血压，肝病，神经衰弱以及心血管疾病。然而，长久以来，动态检测手段的缺乏阻碍了人们对硫醇在生命体系中作用行为的研究。
[0003]荧光探针是有效检测生命体内硫醇的手段之一，相比于传统的检测方法如硝普盐法，碘量法，电流分析法，分光光度法等具有重复性好，灵敏度高，结合荧光共聚焦技术可实现细胞内硫醇的可视化成像。一个具有应用前景的荧光探针应具有作用前后荧光变化明显、对目标分子响应快、可用于动态检测等优点。目前，检测细胞内硫醇的荧光探针很多(Chen, X.; Zhou, Y.; Peng, X.; Yoon, J.Chemical Society Reviews 2010, 39, 2120),虽然各具优点，在各方面也存在着潜在的应用价值，但是大部分荧光探针存在的不足就是无法动态地检测细胞内硫醇的变化。Chmielewski，J.等公开了一种检测硫醇的荧光探针RhoSS(结构见图1, Pires, Μ.M.; Chmielewski, J.0rganic Letters 2008, 10，837),与硫醇作用后荧光增强从而检测细胞内的谷胱甘肽变化。但是这种探针只能静态地响应谷胱甘肽的浓度变化，无法动态，连续地对细胞内硫醇浓度的变化作出响应。Cho，B.R等公开了一种可以检测细胞内线粒体中硫醇的探针RSS-Mito(结构见图l,Lim，C.S.;Masanta, G.;Kim, H.J.; Hanj J.Η.; Kimj Η.Μ.; Choj B.R.Journal of the American Chemical Society2011，133，11132)，与GSH作用后荧`光峰的位置发生变化，可以检测细胞内硫醇浓度的变化。但是这种荧光探针只能静态地响应硫醇的浓度变化，无法动态，连续地对细胞内硫醇浓度的变化作出响应。由于只能静态响应细胞内硫醇的变化，上述探针无法准确提供生物体系中由活性氧引起的硫醇浓度变化的情况，不具有应用前景。开发可用于生物体系中硫醇动态检测的荧光探针具有重要意义。
【发明内容】
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[0004]本发明就是针对上述问题，提供了一种可用于快速，连续动态检测细胞内硫醇变化的荧光探针，此探针可以快速与硫醇作用，作用后荧光强度发生改变，在氧化性物质如双氧水，次氯酸，超氧化钾，过氧化叔丁醇，过氧化亚硝酰或单重态氧等存在下荧光又可以恢复到原先状态。
[0005]为了实现本发明的上述目的，本发明采用如下技术方案:本发明采用荧光素作为荧光母体，在母体上引入二硒键作为与硫醇反应的活性中心，以实现硫醇的选择性检测；利用二硒键与硫醇发生交换反应形成的含硒硫键有机化合物，在活性氧如双氧水，次氯酸，过氧化亚硝酰等存在下发生歧化反应产生二硒键化合物的性质，实现探针分子的可逆性；同时利用含二硒键化合物与硫醇反应前后荧光团之间距离的变化及其对整个化合物荧光性质的影响改变探针分子的荧光性质。
[0006]所述的荧光探针的通式为:
[0007]通式1:F_R_Se_Se_R_F，
[0008]通式I中，F为荧光染料F-H中H被取代后的基团，所述荧光染料包括有机荧光染料和量子点荧光染料中的一种或二种。
[0009]R为F和Se之间的连接基团，为含有或不含有杂原子的长度小于50nm的碳链。
[0010]所述有机荧光染料包括荧光素、罗丹明、氟硼吡咯或花菁。
[0011]R为含有氧、氮、硫、氟、氯、溴、碘等杂原子中一种或二种以上的C1-C3tl的碳链或者不含杂原子的C1-C3tl的碳链。
[0012]R为通过芳环与硒原子连接。R为苯环时，所述荧光探针的通式为:
【权利要求】
1.一种动态检测硫醇的荧光探针，其特征在于，所述的荧光探针的通式为: 通式 I:F_R_Se_Se_R_F, 通式I中，F为荧光染料F-H中H被取代后的基团，所述荧光染料包括有机荧光染料和量子点突光染料中的一种或二种； R为F和Se之间的连接基团，为含有或不含有杂原子的长度小于50nm的碳链。
2.根据权利要求1所述的荧光探针，其特征在于， 所述有机荧光染料包括荧光素、罗丹明、氟硼吡咯或花菁。
3.根据权利要求1所述的荧光探针，其特征在于， R为含有氧、氮、硫、氟、氯、溴、碘等杂原子中一种或二种以上的C1-C3tl的碳链或者不含杂原子的C1-C3tl的碳链。
4.根据权利要求1所述的荧光探针，其特征在于， R为通过芳环与硒原子连接洱为苯环时，所述荧光探针的通式为:
5.根据权利要求2所述的荧光探针，其特征在于，F-H为荧光素染料时，所述荧光探针的通式为:
6.一种权利要求1所述的荧光探针在动态检测硫醇中的应用，其特征在于，将通式I所代表的探针应用于检测具有通式R’ ”-SH的硫醇时，其是与硫醇R’ ”-SH作用，生成具有通式VI结构的化合物，从而导致荧光的增强； 通式V1:F-R-Se-SR’ ”，其中R’ ”为芳香环，含氧、氮、硫、氟、氯、溴、碘等杂原子中一种或二种以上的C1-C3tl的碳链或不含杂原子的C1-C3tl的碳链，多肽和蛋白中一种或二种以上； 具有通式VI结构的化合物，在氧化性物质存在下，重新变为具有通式I结构的化合物，从而导致荧光重新降低，此过程可用于动态检测硫醇。
7.根据权利要求6所述的荧光探针在动态检测硫醇中的应用，其特征在于，所述氧化性物质为双氧水、次氯酸、超氧化钾、过氧化叔丁醇、过氧化亚硝酰或单重态氧。
8.根据权利要求6所述的荧光探针在动态检测硫醇中的应用，其特征在于，所述的硫醇既包括含巯基的小分子化合物如谷胱甘肽，半胱氨酸，二硫苏糖醇，或苯硫酚等，或也包括含疏基的蛋白质。
9.根据权利要求6所述的荧光探针在动态检测硫醇中的应用，其特征在于，将通式III应用于检测硫醇时，其是与硫醇R’ ”-SH作用，生成具有通式VII结构的化合物，从而导致荧光的增强；
10.根据权利要求6所述的荧光探针在动态检测硫醇中的应用，其特征在于，用通式I测定生物体系中的硫醇，其荧光强度随生物体系的氧化还原环境而改变，能够对生物体系中的硫醇进行动态检测；或， 采用通式I可对硫醇进行定量检测。
【文档编号】G01N21/64GK103571457SQ201210273689
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2012年8月2日 优先权日:2012年8月2日
【发明者】韩克利, 楼张蓉, 李鹏 申请人:中国科学院大连化学物理研究所