[發明專利]一種快速響應的一氧化氮的近紅外探針及其制備和生物應用

在審

• 申請號: 201810600223.X
• 申請日: 2018-06-12
• 公開（公告）號: CN108864071A
• 公開（公告）日: 2018-11-23
• 發明（設計）人: 李林;邵進軍;張承武;翁敏銳;楊雪;吳瓊;倪贇;許晨晨;王延賓;黃維
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: C07D417/04
• 分類號: C07D417/04;C09K11/06;G01N21/64;A61K49/00
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 吳頻梅

本發明涉及一種快速響應的一氧化氮的近紅外探針及其制備和生物應用，結構如式(Ⅰ)所示，屬于有機熒光探針領域。本發明設計并合成了一類快速響應的近紅外一氧化氮探針。該探針與NO響應后具有近紅外發射。體外實驗研究表明，探針與NO反應速度快。在生理條件(pH?7.4)下,探針穩定，且對NO具有較高的靈敏度、選擇性和抗干擾性。生物實驗研究表明，探針不僅可以應用于細胞中內源性NO水平的檢測，還可以應用于PD細胞和果蠅腦模型中NO水平的檢測。這些結果表明，該探針具有較高的特異性、選擇性、穩定性，將來可能應用于帕金森病的早期診斷。

技術領域

本發明涉及一種快速響應的一氧化氮近紅外探針及其制備方法和生物應用，屬于有機熒光探針領域。

背景技術

一氧化氮(Nitric Oxide,NO)是由一氧化氮合成酶(Nitric Oxide Synthetase,NOS)合成的細胞信使分子，它在心血管、神經和免疫系統中起著重要的作用。NO的作用取決于細胞微環境中NO濃度以及時間和空間的分布。NO的異常產生與許多疾病的發病過程有關，如癌癥、內皮功能障礙和神經退行性疾病。越來越多的研究表明，NO在常見的神經退行性疾病-帕金森病(Parkinson’s disease,PD)的發病機制中起了關鍵作用。但是生物體內NO檢測的方法仍有待提高。目前，檢測PD中NO水平的主要方法是蛋白質印跡法檢測一氧化氮合成酶的表達量，這種方法不能直接、實時監測活細胞中NO的水平。因此，設計一種實時檢測活細胞中NO水平的探針對研究NO在PD中的作用具有重要的意義。

NO熒光探針具有靈敏度高、選擇性高、時空分辨率高、實驗方便等優點，已被開發并應用于細胞和生物體中NO的成像，讓我們對NO在細胞和生物體中的功能有了更多的認識。目前報道的NO熒光探針主要有兩種不同的類型，一種是Nagano課題組開發的基于鄰苯二胺結構的反應型一氧化氮探針，另一種是Lippard課題組報道的金屬離子絡合物一氧化氮探針。在NO熒光探針中，使用鄰苯二胺作為NO捕獲基團是最普遍的方法。其原理是，鄰苯二胺作為反應位點來調節光誘導電子轉移(PET)過程，探針的熒光團處于猝滅狀態直至其與NO反應，阻斷PET過程，使熒光團恢復熒光來反映NO的水平。這一類型探針具有靈敏度高、pH穩定并且可用于生物體內外的NO成像等優點。然而，這一類型探針還存在一些局限性。例如，短激發波長使探針具有穿透深度淺、光損傷大和細胞自發熒光強的缺點。基于鄰苯二氨為NO識別基團的熒光探針容易受到谷胱甘肽等氧化劑的干擾。而且這些已經發表的NO熒光探針中沒有一種被進一步應用于帕金森病模型中NO的檢測。

為了解決以上問題，有必要開發一種新型一氧化氮探針。本發明以鄰苯二胺作為NO識別基團，設計合成了一類快速響應的近紅外一氧化氮探針。該探針與NO響應后具有近紅外發射，因此具有組織穿透能力強、光損傷弱和受組織自發熒光影響弱等優點，且反應后熒光量子產率顯著增高。體外實驗研究表明，探針與NO反應速度快。在生物條件(pH 7.4)下,探針穩定，且對NO具有較高的靈敏度和選擇性，不受其他離子和氨基酸的干擾。生物實驗研究表明，探針對細胞毒性低，且可以檢測細胞中外源和內源性NO的水平。進一步將探針應用于PD細胞模型中，實驗結果表明探針可以直觀地顯示出PD細胞模型中內源性NO水平。此外，鑒于探針與NO反應后的熒光發射處于近紅外區，具有較強的組織穿透能力，因此我們進一步將探針應用于PD果蠅腦模型，實驗結果表明，探針可以反映出PD果蠅腦中NO的水平。這些結果表明，該探針具有較高的特異性、選擇性、穩定性，將來可能應用于帕金森病的早期診斷。

發明內容

為了解決以上的問題，本發明利用鄰苯二胺作為NO捕獲器，提供一種靈敏性高、特異性強、反應速度快的近紅外NO探針，該探針不僅可以檢測生物體內的NO的含量，還可以檢測PD細胞模型和PD果蠅腦模型中NO的含量。

為解決現有技術問題，本發明采取的技術方案為：一種快速響應的一氧化氮的近紅外探針，所述的熒光探針為BT-NH熒光探針，其結構如Ⅰ所示：