[發明專利]固態/溶液中可逆變色可靶向線粒體的熒光染料及制備方法和應用

在審

• 申請號: 202011199661.3
• 申請日: 2020-10-29
• 公開（公告）號: CN112300213A
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發明（設計）人: 楊素華;劉簫音;王艷華;劉愛輪
• 申請（專利權）人: 赤峰學院
• 主分類號: C07F9/6561
• 分類號: C07F9/6561;C09B57/08;C09K11/06;G01N21/64
• 代理公司: 西安銘澤知識產權代理事務所(普通合伙) 61223
• 代理人: 梁靜

本發明公開了一種固態/溶液中可逆變色可靶向線粒體的熒光染料，屬于有機光功能材料技術領域。其結構式如式(Ⅰ)所示：本發明還公開了一種固態/溶液中可逆變色可靶向線粒體的熒光染料的制備方法和應用。本發明將一個萘酰亞胺單元與兩個螺吡喃單元鍵合進行鍵合，再引入三苯基膦鹽單元而合成能靶向線粒體單元的熒光共振能量轉移型熒光染料；無論是在液態或固態介質中還是自身固體狀態下都可發生熒光共振能量轉移型的光調節熒光可逆轉變，從而使得其熒光顏色發生明顯的改變，可廣泛應用于生物標記和熒光檢測中。

技術領域

本發明屬于有機光功能材料技術領域，具體涉及一種固態/溶液中可逆變色可靶向線粒體的熒光染料及制備方法和應用。

背景技術

熒光顯微成像需要具有熒光效率高、光穩定性好、斯托克位移大的熒光染料，而這些熒光物質一般具有這樣或那樣的缺點諸如：水溶性差、容易發生聚集熒光猝滅以及容易受到內源背景熒光干擾等。另外在眾多的熒光材料中，近紅外光子具有組織穿透能力強、能有效的消除背景發光等優點，這使得近紅外熒光染料在熒光成像中受到廣大研究者的青睞。

萘酰亞胺是一類能在500～550nm范圍內發射強烈熒光的化合物，除了在溶液中能發射熒光外，有些特定結構的萘酰亞胺類化合物還具有固體發光性能，這使得其在生物熒光成像等領域應用更加廣泛。螺吡喃類化合物除了具有良好的光致變色性能外，其開環體還能在600～650nm發射近紅外熒光，在此范圍內進行生物熒光成像會使內源性背景熒光干擾降低。

萘酰亞胺類化合物雖然發光能力強，熒光量子產率高，直接用作生物分子熒光標記染料會存在生物分子，特別是活體細胞體系中生物分子本身熒光背景干擾，單一的近紅外熒光標記染料不容易發生內源性熒光淬滅，但是此類熒光量子產率較低且光化學穩定性較差，螺吡喃類化合物的開環部花菁結構就具有這樣的性質。很多熒光材料都會存在聚集誘導熒光淬滅的缺點，聚集誘導發光類材料一般在有機溶劑中不能發射熒光，作為檢測活細胞中小分子和離子的熒光探針來說，雙色比率型受環境影響較小，已報道的萘酰亞胺-螺吡喃體系熒光共振能量轉移效率不高且沒有靶向線粒體的單元存在。

線粒體作為一種非常重要的細胞器在進行新陳代謝過程中可為細胞提供能量，大量研究表明三苯基膦鹽基團具有靶向線粒體的功能，近年來很多研究者都在積極開發性能更好的能特異性靶向線粒體的熒光探針。針對有些熒光染料如線粒體膜電位較強時會產生自身的聚集行為從而使熒光淬滅的缺點，為此，該領域技術人員設計了依附膜電位大小從而聚集使熒光增強型的探針，此探針可以依據聚集能力強弱用來區分癌細胞和正常細胞，但是會有內源性熒光淬滅的影響；JC-1是一種商業化的檢測線粒體膜電位的理想雙色型熒光探針，這類雙色型指示劑是利用分子的聚集和單體原理來顯示不同的熒光顏色，但是此材料染色濃度不好把握且水溶性較差；該領域技術人員還設計了螺吡喃分子中引入了可以靶向線粒體的三苯基膦單元，此化合物在線粒體膜電位弱時，綠色熒光強，膜電位強時，分子開環發射紅色熒光，可以實現動態調整，避免內源性熒光淬滅，但是這一類分子不屬于傳統的熒光強度高的熒光材料。

發明內容

為了解決現有技術中存在的不足，本發明提供了一種固態/溶液中可逆變色可靶向線粒體的熒光染料及制備方法和應用，本發明將一個萘酰亞胺單元與兩個螺吡喃單元鍵合進行鍵合，再引入三苯基膦鹽單元而合成能靶向線粒體單元的熒光共振能量轉移型熒光染料；該染料無論是在液態或固態介質中還是自身固體狀態下都可發生熒光共振能量轉移型的光調節熒光可逆轉變，從而使得其熒光顏色發生明顯的改變。

本發明的第一個目的是固態/溶液中可逆變色可靶向線粒體的熒光染料，其結構式如式(Ⅰ)所示：

本發明的第二個目的是提供上述固態/溶液中可逆變色可靶向線粒體的熒光染料的制備方法，包括以下步驟：

制備中間體1：