[發明專利]一類405nm激發的高亮度免洗脂滴熒光探針及其合成方法與應用

在審

• 申請號: 201911258288.1
• 申請日: 2019-12-10
• 公開（公告）號: CN112940020A
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發明（設計）人: 徐兆超;陳婕
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: C07F5/02
• 分類號: C07F5/02;C09K11/06;G01N21/64
• 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

本發明開發出了一類405nm激發的高亮度免洗脂滴熒光探針及其合成方法與應用，結構特點是在BODIPY母體的meso?位引入含氮取代基。該類探針合成方法簡單，合成原料低廉易得。探針在質子性溶劑如水中熒光量子產率小于0.01，而在非質子性溶劑如二氯甲烷中熒光量子產率最高可達到0.9，探針對環境的熒光敏感度有效地降低了成像時的背景。實驗表明該類探針能夠快速透過細胞膜并富集在脂滴內，成像時具有很高的亮度及很低的成像背景，在細胞生物學研究中具有廣闊的應用前景。

技術領域

本發明屬于熒光探針和成像領域，具體涉及一類高亮度、可用405nm激發的高亮度免洗脂滴熒光探針的結構、合成方法及其在熒光成像領域中的應用。

背景技術

脂滴是一種廣泛存在于大多數細胞和生物體系中的動態細胞器，參與了許多重要的生理功能，包括脂質代謝、膜合成和轉移、信號轉導、蛋白質降解等。近年來研究發現，脂滴與肥胖、糖尿病、炎癥和癌癥等緊密相關。因此，開發出有效的方法對活細胞中脂滴的直接和選擇性可視化和監測顯得格外重要。熒光成像具有高靈敏度、高時空分辨率等優勢，在生命科學領域有著廣闊的應用前景。開發可用于脂滴原位熒光成像的工具對于深入理解脂滴結構與功能有著重要的意義。

目前商品化的激光器主要為405nm，488nm，及561nm，廣泛使用的脂滴探針BODIPY493和尼羅紅分別匹配488nm和561nm激光器，而少有適用于405nm激發的脂滴探針問世，且這些探針大多存在熒光強度低的缺陷。BODIPY類探針具有較高的亮度，常用于活細胞成像中，然而BODIPY為環境不敏感探針，在成像時容易產生背景熒光的干擾，成像時需要多次更換新鮮的培養基，費時費力。因此，亟需開發一種能夠匹配405nm激發且具有高亮度的熒光探針以滿足對脂滴進行免洗熒光成像的需求。

發明內容

本發明開發出了一類不對稱的BODIPY類熒光探針，該探針在不對稱的BODIPY探針母體meso-位引入不同含氮取代基，使探針在弱極性溶劑中有較高的熒光量子產率，而在大極性溶劑及質子性溶劑中熒光量子產率較低。研究發現這類探針有合適的亮度能夠快速透過細胞并富集于脂滴中，成像信噪比，借助共聚焦熒光顯微鏡實現了對脂滴的熒光成像。

本發明采用的技術方案為：

本發明提供的高亮度、能用于405nm激發的免洗脂滴探針，是以不對稱BODIPY為結構單元，其結構式如下所示：

或其中，m為0-3整數。

R₂,R₂≠R₃.

同時，本發明提供了一種405nm激發的高亮度免洗熒光脂滴探針的合成方法，meso-N取代BODIPY類探針的一般合成方法，合成步驟如下：

或其中，m為0-3整數。

R₂,R₂≠R₃.

具體合成步驟如下：

(1)中間體2'-吡咯基-2'-(3,5-二烷基)吡咯基硫酮(S-1)的合成

將不同的吡咯衍生物P-1，P-2溶于干燥的四氫呋喃中，冰浴下加入硫光氣反應10-60分鐘。減壓除去溶劑，硅膠柱色譜分離提純得到中間體S-1。

(2)中間體不對稱-meso-甲硫基-BODIPY(S-2)合成

將步驟(1)得到的中間體S-1溶于干燥的二氯甲烷中，加入碘甲烷在室溫下反應5-24小時，而后加入三乙胺、三氟化硼乙醚，室溫下反應1-5小時后減壓除去溶劑，硅膠色譜柱分離提純得到中間體S-2。

(3)脂滴探針不對稱-meso-N取代BODIPY(B-1)的合成