[發明專利]一類高亮度、脂滴細胞核多色成像熒光探針

有效

• 申請號: 201811554914.7
• 申請日: 2018-12-18
• 公開（公告）號: CN111334081B
• 公開（公告）日: 2021-11-09
• 發明（設計）人: 徐兆超;陳婕;喬慶龍
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: C07D401/04
• 分類號: C07D401/04
• 代理公司: 沈陽晨創科技專利代理有限責任公司 21001
• 代理人: 張晨

本發明提供了了一類高亮度、脂滴細胞核多色成像熒光探針，該探針為一類可用于活細胞中脂滴和細胞核多色熒光成像的4?取代萘酰亞胺類染料，該類染料具有合成原料低廉、方法簡單且易于衍生等優點。研究發現，這類染料在萘酰亞胺母體的4?位引入的氮雜環丁烷結構，增加染料的剛性和平面性，有效地抑制了TICT過程，此類染料在乙醇中的摩爾消光系數為15000M^?1cm^?1左右，熒光量子產率為0.6左右，有很高的亮度和光穩定性。在染料上引入嗎啉環、N,N?二甲基等堿性基團，使染料可以靶向細胞核，且分子有合適的脂溶性，從而實現對細胞核與脂滴的精準定位。該類染料有很高的亮度和光穩定性，能夠快速標記細胞核與脂滴并利用于多色熒光成像等領域。

技術領域

本發明屬于熒光成像技術領域，具體涉及一類高亮度、脂滴細胞核多色成像熒光探針。

背景技術

細胞核是細胞內最重要的細胞器，調控著細胞遺傳和代謝等生理過程；脂滴是細胞內中性脂的主要貯存場所，與脂肪代謝、脂肪變性等密切相關。近年來的研究表明，在一些生理活動中，細胞核與脂滴間有著緊密的關聯。例如在細胞凋亡的過程中，細胞核中染色質會縮聚后裂解，這其中會伴隨脂滴融合等過程；而脂滴中脂肪酸的代謝產物會激活某些蛋白，從而誘導細胞凋亡增加。多色熒光成像技術的出現為了解這些細胞器間的相互作用提供了強有力的工具。

多色熒光成像技術一般采用兩種或兩種以上具有不同熒光發光波長，但其激發波長處于同一范圍內的染料對不同細胞器進行標記，可以實現對不同細胞器的實時監測。這對染料的熒光性質提出了很高的要求，染料不僅需要具有很高的亮度和光穩定性，還需要有較窄的發射光譜、較大的斯托克斯位移以避免成像時信號重疊，現有的熒光染料大多難以滿足這樣苛刻的需求；且在孵育細胞的過程中需要加入多種染料，不僅增加了實驗成本，其細胞毒性也未可知。若僅使用一種染料進行多色熒光成像，為區分不同細胞器所產生的熒光信號，需要在對一種細胞器標記成像淬滅所有染料，再加入新的染料對第二種細胞器進行標記和成像，其實驗過程十分繁復，且其淬滅過程需要加入一些化學試劑，這會造成細胞死亡，無法對活細胞進行多色成像過程。因而急需開發一種新型的熒光染料，既具有高亮度、高光穩定性，又能通過簡單的成像手段分別對標記的不同細胞器進行觀察，以實現簡單高效地對活細胞中不同細胞器進行多色熒光成像的需求。

發明內容

本發明提供了一類高亮度、脂滴細胞核多色成像熒光探針，該探針為一類 4-取代萘酰亞胺類熒光探針，該探針在萘酰亞胺母體的4-位引入氮雜環丁烷，增加了染料的脂溶性的同時也增加了染料的剛性和平面性；引入嗎啉環、N,N-二甲基等堿性基團使其能夠對細胞核進行靶向。研究發現這類染料有很高的亮度、優異的光穩定性，能夠快速透過細胞并同時富集于細胞核與脂滴中，且可以分別利用單、雙光子熒光成像技術對細胞核和脂滴分別進行觀察，實現了對活細胞簡便且高時空分辨率的多色熒光成像。

本發明一類高亮度、脂滴細胞核多色成像熒光探針是以4-取代萘酰亞胺染料為結構單元，其結構式如下所示：

其中，

本發明還提供了一類高亮度、脂滴細胞核多色成像熒光探針的合成方法，合成步驟如下：

具體合成步驟如下：

步驟一：中間體4-氮雜環丁基-1,8-萘酐(Naph-Aze)的合成

稱取4-溴-1,8-萘酐、水硫酸銅與干燥的N,N-二甲基甲酰胺中，氮氣保護下加入氮雜環丁烷，升溫至120-140℃反應10-20h。將反應液緩慢倒入冷水中，抽濾除去濾液。濾渣用二氯甲烷溶解后硅膠柱層析分離得到中間體4-氮雜環丁基-1,8-萘酐。

步驟二：不同N-取代的4-氮雜環丁基-1,8-萘酰亞胺細胞核探針的合成