[發明專利]染料與八元瓜環自組裝化合物用于作為熒光探針的應用

有效

• 申請號: 201110154078.5
• 申請日: 2011-06-09
• 公開（公告）號: CN102268251A
• 公開（公告）日: 2011-12-07
• 發明（設計）人: 孫世國;劉鳳玉;李福勝
• 申請（專利權）人: 西北農林科技大學
• 主分類號: C09K11/06
• 分類號: C09K11/06;G01N21/33;G01N21/64
• 代理公司: 西安恒泰知識產權代理事務所 61216
• 代理人: 李鄭建

技術領域

本發明涉及一類化合物的應用，特別是一類熒光染料與八元瓜環（Cucurbit[8]uril，CB[8]）自組裝化合物用于作為熒光探針的應用。

背景技術

熒光分子探針建立在分子識別和熒光技術有機結合的基礎上，通過探針分子與特定的目標受體結合實現分子識別，并隨之將這些探針分子識別到的信息轉換為可以檢測的熒光信號，進而實現單分子水平上的原位、實時檢測。遺憾的是，探針分子自身一般都具有很強的熒光，實際應用中，必須將沒有與目標受體結合的游離探針分子從體系中去除，否則游離探針自身的熒光將產生很強的背景干擾，甚至產生假陽性信號，對檢測結果造成嚴重影響。因此，理想的熒光探針分子應該自身的熒光很弱，最好不發熒光，只有當其與目標受體結合后才能夠產生顯著的熒光增強。

雖然可以通過改變化合物結構來調控熒光探針分子的自發熒光，如可以通過柔性鏈連接兩個菁染料得到雙菁染料，利用兩個菁染料的分子內聚集達到淬滅熒光的目的，這類染料包括著名的核酸染料TOTO（噻唑橙二聚體）、YOYO?（噁唑黃二聚體）及其衍生物【Kozubek?S.，Lukasova?E.，Amrichova?J.，Kozubek?M.，Liskova?A.，Slotova?J.?Anal.?Biochem.2000，282，29-38】。同樣的方法也被用于人血清蛋白（HAS）的非共價標記研究，如2005年，Patonay等人合成了柔性鏈連接的雙cy7菁染料，該分子可以形成分子內H二聚，與蛋白作用時二聚體打開發出熒光【Patonay?G.，Kim?J.?S.，Kodagahally?R.?Applied?Spectroscopy，2005，59，682-690】。但是，化合物結構的改變一般需要經過復雜的有機合成步驟，并且其結果可能會影響探針分子與目標受體的特異結合性能，最終影響其檢測結果。而自組裝方法以其獨特的優勢完全可以避免這些問題，因為它是通過主、客體分子之間的非共價鍵弱相互作用，如氫鍵、范德華力、偶極/偶極相互作用、親水/疏水相互作用，以及它們之間的協同作用而生成的具有有序結構的分子聚集體，不需要復雜的化學合成步驟，就可以獲得與組裝前的單個主、客體分子具有截然不同的特性與功能的自組裝化合物。而整個自組裝過程基本上不會改變主、客體分子結構。因此研究開發新型自組裝型熒光探針具有重要理論和實際應用價值。

發明內容

本發明的目的在于，提供一類熒光染料與八元瓜環自組裝化合物作為熒光探針的應用。

有研究表明，某些熒光染料分子如：萘酚及其衍生物、萘胺及其衍生物、吖啶橙（AO）、亞甲基藍（MB）、派洛寧Y（PYY）、二氨基吖啶（PF）、派若寧（PY）、勞氏紫（TH）、Oxonine?（OX）、四硫富瓦烯（TTF）及其衍生物等，與主體化合物八元瓜環可以進行自組裝，得到自組裝化合物，此時染料分子的熒光處于淬滅狀態。申請人的課題組近年來一直從事八元瓜環自組裝化合物性能的研究，過程中發現，可以通過在自組裝體系中引入合適的第三方，使主客體之間產生相互競爭，結果導致體系進行重新自組裝，最終將八元瓜環中原來的客體分子釋放出來，而釋放出來的客體分子完全可以恢復到組裝前的狀態，并維持其原有的各項性能不變。鑒于此，申請人通過進一步研究發現，把上述其中一些熒光染料分子作為客體，使其與主體化合物八元瓜環結合，利用主、客體分子自組裝來淬滅染料分子自身的背景熒光，可以得到一種新型的染料自組裝型熒光探針。當該類自組裝型熒光探針與特定的目標受體如相遇后，由于染料分子可以與目標受體產生更加穩定的結合作用，染料客體分子可以從主體化合物八元瓜環中脫離出來，與目標受體結合實現對目標受體的分子識別，并隨之產生顯著的熒光變化，進而實現單分子水平上對目標受體分子的原位、實時檢測。

經申請人研究和實驗證明，采用熒光染料分子吖啶橙（AO）、亞甲基藍（MB）、派洛寧Y（PYY）、二氨基吖啶（PF）、勞氏紫（TH）與八元瓜環的自組裝化合物可作為一類高效、穩定、操作簡便的熒光探針，將自組裝型熒光探針配制成水溶液后，可用于農藥百草枯及DNA、RNA等目標待測物的檢測。該類探針的優點是其自身背景熒光很弱，當特定的目標受體存在時，上述熒光染料分子會從八元瓜環主體分子中游離出來并與目標受體專一結合，隨之產生顯著的熒光增強，并且熒光的增強與目標受體的濃度呈現良好的線性關系。而沒有與目標受體結合的自組裝型探針分子仍維持自組裝狀態，不會產生熒光背景干擾及假陽性信號。因此過量的探針不需要從體系中除去。

附圖說明