[發明專利]近紅外第二窗口激發/發射的熒光染料及制備方法和應用

有效

• 申請號: 201910322674.6
• 申請日: 2019-04-22
• 公開（公告）號: CN110079117B
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發明（設計）人: 張凡;李本浩;趙夢瑤
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: C07D403/14
• 分類號: C07D403/14;C07D405/14;C09B23/10;C07D209/10;C07D519/00;C07D209/12;C09K11/06;A61K49/00
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 陸飛;陸尤

本發明屬于生物材料技術領域，具體為一種近紅外第二窗口激發和發射的熒光染料及其制備方法和應用。本發明熒光染料為具有通式LZ染料結構的有機小分子七甲川菁染料熒光染料；本發明利用吲哚化合物與乙酰氯和縮合劑一鍋法高效合成目標產物；該熒光染料水溶性好，并且連有活性基團如羧基、氨基、馬來酰亞胺基團等，可對蛋白，多肽，氨基酸，DNA等進行修飾；該熒光染料可作為血管造影劑用于生物體血管成像，具有血液長循環功能，如用于對小鼠腿部，腹部及腦部血管的動態成像，實現對小鼠腿部缺血再灌注，動脈溶栓過程及腦部血腦屏障的開啟和關閉的監控。

技術領域

本發明屬于生物材料技術領域，具體涉及一種近紅外第二窗口激發/發射的熒光染料及其制備方法和應用。

背景技術

目前常見的分子影像技術如X線斷層掃描成像(X-CT)，超聲成像(UI)，正電子放射性斷層成像(PET)和磁共振成像(MRI)已廣泛用于對疾病等的醫療診斷。但是目前這些影像技術有其自身的缺點，如輻射，較差的空間分辨率，無法實現動態實時監測等。熒光成像由于實時、非侵入性、分辨率高、所需樣品量少等優點，在生物技術領域等領域被廣泛應用，尤其是有生物組織的熒光成像。在過去幾年里，化學工作者們主要集中在近紅外第一窗口(700nm～900nm)熒光成像方法的研究，但是由于生物組織在這個波段范圍內有很強的吸收和散射，致使其信噪比和組織穿透深度都比較低。近期，一些研究工作集中在了近紅外第二窗口(1000nm～1700nm)，在這個波段內，生物組織自身的吸收和散射弱，提高了成像質量和穿透深度。目前，一些無機材料如碳納米管，稀土下轉換納米顆粒，量子點實現近紅外第二窗口區的發射，但是它們的發射波長都位于近紅外第一窗口內，同時含有重金屬元素具有潛在的生物毒性，進入活體后代謝緩慢，且在水中溶解性差，這大大限制了它們的應用價值。相對于無機材料，有機染料具有相對分子量較小，易于代謝，同時也可以實現近紅外第二窗口區的發射，利于臨床轉化。所以近紅外第二窗口區的有機熒光染料引起了廣泛的關注。近期，本發明課題組開發了具有近紅外第二窗口激發和發射的有機小分子熒光染料FD-1080。同時，證明了相對于已報道的NIR-II材料所使用的激發波長(650-980nm)，1064nm作為激發波長具有更好的組織穿透深度和空間分辨率。但此類分子需要包裹在血清蛋白中實現近紅外第二窗口熒光成像，同時代謝較快無法實現長時間檢測。到目前為止，還未報道激發和發射都在近紅外第二窗口區的七甲川菁染料實現長時間熒光成像用于監控小鼠腿部缺血再灌注，動脈溶栓過程及腦部血腦屏障的開啟和關閉。

發明內容

本發明的目的在于提供一種制備工藝簡單、生物相容性好，光穩定性高的近紅外第二窗口激發和發射的熒光染料及其制備方法和應用。

第一，本發明在前人工作的基礎上設計出一條新的合成七甲川菁類染料的方法，得到新的化合物結構，該方法和化合物結構未見文獻報道，具體過程是利用吲哚化合物與乙酰氯和縮合劑一鍋法高效率的合成目標化合物。

第二，本發明針對現有染料，例如吲哚菁綠(ICG)血液半衰期短(5min)等問題，合成了能實現長時間對血管等部位進行檢測的熒光染料。該染料實現了對小鼠腿部缺血再灌注，動脈溶栓過程及腦部血腦屏障的開啟和關閉的監控。

第三，本發明合成了一類水溶性好，并且連有活性基團如羧基，氨基，馬來酰亞胺基團等，可對蛋白，多肽，氨基酸，DNA等進行修飾用于生物成像。

本發明提供的近紅外第二窗口激發和發射的熒光染料，為有機小分子七甲川菁熒光染料，記為LZ染料，包括LZ和LZ-O，LZ-S或LZ-N，其化合物結構通式如下：

其中：

R₁、R₂、R₃和R₄各自獨立選自H、C_1-18烷基、R₂₁、SO₃R₈、或COOR₉；