[發明專利]一種ATP多位點結合熒光增強型探針分子及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201811527279.3
• 申請日: 2018-12-13
• 公開（公告）號: CN109456349B
• 公開（公告）日: 2021-01-29
• 發明（設計）人: 許澤軍;劉亞楠;張道洪;張俊珩;程娟
• 申請（專利權）人: 中南民族大學
• 主分類號: C07F5/02
• 分類號: C07F5/02;C09K11/06;G01N21/64
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所 42001
• 代理人: 余曉雪

本發明屬于熒光探針技術領域，具體公開了一類基于羅丹明衍生物的ATP多位點結合的熒光增強型探針分子及其制備方法和應用。本發明將多胺類化合物和含醛基苯硼酸引入到羅丹明體系，得到了多個結構簡單的ATP多位點結合的熒光探針。本發明合成的熒光探針能夠通過ATP多位點結合（離子相互作用，以及其他氫鍵相互作用、共價鍵作用和π?π堆疊作用）誘導羅丹明螺環結構高效開環并產生強烈的熒光，該類熒光探針能夠高效選擇性地識別ATP，不受其他磷酸根離子的干擾。本發明合成的熒光探針能夠選擇性對A375細胞線粒體標記，可以作為一種特異性的線粒體靶向熒光探針。本發明合成的熒光探針通過熒光成像可以實時監測A375細胞線粒體ATP濃度變化。

技術領域

本發明屬于熒光探針技術領域，尤其涉及一種ATP多位點結合熒光增強型探針分子及其制備方法和應用。

背景技術

ATP在很多生物進程中起著非常重要的作用，尤其是線粒體ATP濃度在調節細胞能量狀態中是必不可少的。ATP濃度被廣泛應用于食品質量和細胞存活率檢測。因此，線粒體中ATP選擇性識別和ATP濃度實時監測變得尤為重要，已成為當前廣大科研工作者研究的重要課題之一。然而，目前的ATP熒光探針大多缺乏對特定生物陰離子的選擇性、需要較高響應濃度且線粒體靶向性差。基于這樣的原因，很少的熒光探針被成功地用于線粒體ATP檢測和活細胞成像(Lu Wang,Lin Yuan,Xian Zeng,Juanjuan Peng,Yong Ni,Jun Cheng Er,Wang Xu,Bikram Keshari Agrawalla,Dongdong Su,Beomsue Kim,Young-TaeChang.Angewandte Chemie International Edition.2016；55:1773-1776.Kai-Yue Tan,Chun-Yan Li,Yong-Fei Li,Junjie Fei,Bin Yang,Ya-Jun Fu,Fang Li.AnalyticalChemistry.2017；89:1749-1756.)。近年來，具有顏色變化的羅丹明熒光增強型探針引起了廣泛關注。羅丹明衍生物自身閉環結構無色、無熒光，而多因素(如pH、UV、某些金屬離子等)誘導內酰胺結構開環后，其具有較強的熒光發射、并呈現粉紅色。因而，發明一種基于羅丹明衍生物的ATP多位點結合熒光增強型探針分子將具有非常重要的意義。

在這個檢測體系中，ATP多位點結合(離子相互作用，以及其他氫鍵相互作用、共價鍵作用和π-π堆疊作用)誘導羅丹明螺環結構高效開環并產生強烈的熒光，該類熒光探針對線粒體ATP表現出很好的選擇性和較高的靈敏度，不受其他磷酸根離子的干擾；并能夠標記活細胞線粒體和通過熒光成像實時監測線粒體ATP濃度變化。

發明內容

針對現有技術中存在的不足，本發明的目的在于提供一種基于羅丹明衍生物的ATP多位點結合熒光增強型探針分子，并將其應用于生物醫學領域，具體研究了作為制備ATP熒光探針和活細胞熒光成像的應用。

本發明的技術方案為：首先選擇羅丹明衍生物(羅丹明B或羅丹明6G)作為熒光發射團，然后與多胺基化合物反應，制備具有胺基官能團修飾的羅丹明衍生物；最后與含有醛基的苯硼酸反應制備具有仲胺鏈段和苯硼酸修飾的羅丹明衍生物(Rh-NH-PBA)。通過紫外吸收光譜、熒光發射光譜分析這些羅丹明衍生物與ATP相互作用，確認這些化合物具有優異的ATP選擇性，同時能夠通過熒光成像實時監測線粒體ATP濃度變化。

本發明所述的ATP熒光探針是含仲胺鏈段和苯硼酸修飾的羅丹明衍生物(羅丹明B或羅丹明6G)，其結構通式為：

其中，n＝0或1或2，R₁＝B(OH)₂或H，R₂＝B(OH)₂或H，R₁和R₂不同。

本發明所述的含仲胺鏈段和苯硼酸修飾的羅丹明衍生物(Rh-NH-PBA)的ATP熒光探針合成方法，其具體步驟為：