[发明专利]一种荧光探针及其在检测二价铁离子中的应用

说明书

技术领域

本发明提供了一种可用于选择性检测二价铁离子的荧光探针。在荧光母体上引入有机碲醚结构作为与二价铁离子反应的活性中心，利用反应物与产物的荧光差别实现选择性地检测二价铁离子。 

背景技术

铁作为生命体中含量最多的过渡元素，具有十分重要的生理功能，缺乏和过负荷都会引起疾病。现在已知铁参与造血、组成酶、能量代谢、人体免疫、基因表达等生理过程；缺乏铁会引起贫血，而铁过负荷则会引起癌症，肝肾损伤，心血管疾病，帕金森病以及内分泌系统疾病。铁在生命体系中的主要存在形式是二价的铁，然而，长久以来检测手段的缺乏阻碍了人们对二价铁离子在生命体系中作用的研究。 

荧光探针是有效检测生命体内二价铁离子的手段之一。一个具有应用前景的荧光探针应具有作用前后荧光变化明显、对目标分子响应快、选择性好、合成简单等优点。基于有机自由基TEMPO对Fe²⁺的选择性氧化反应，Jin-Long Chen等以芘为荧光团设计了荧光探针pyrene-TEMPO（结构见图1，Jin-Long Chen et.al,Spectrochimica Acta Part A 63(2006)438–443）用于专一性地检测Fe²⁺。但是该探针在检测时需要硫酸的浓度达到0.2mol/L，故不能应用于生物体系的研究。Bo Tang等发表了一个用以检测细胞内Fe²⁺的荧光探针BDP-Cy-Tpy（结构见图1，Bo Tang et.al,Chem.Eur.J.2011,17,10520–10523），与Fe²⁺作用后花菁母体的荧光降低，BODIPY母体的荧光几乎不变，利用这两个荧光团发出荧光的比率来检测Fe²⁺。但是该荧光探针含有两个荧光团（与铁作用的荧光团发出的荧光降低），合成步骤十分复杂。L.Praveen等发表了检测二价铁离子的荧光探针DansSQ（结构见图1，L.Praveen et.al,Tetrahedron Letters 51(2010)6626–6629）,检测条件（乙腈：水=9:1）中有机溶剂比例过高决定了该探针不能用于生命体系中二价铁离子的检测。因此开发可用于生物体系中二价铁离子检测的荧光探针具有重要意义。 

发明内容

本发明就是针对上述问题，提供了一种可用于选择性检测细胞内二价铁离子的荧光探针，此探针可以在生理条件下选择性地与二价铁离子作用，作用后荧光显著增强。 

本发明采用如下技术方案：采用萘酰亚胺染料作为荧光母体，在萘酰亚胺母体上引入有机碲醚结构作为与二价铁离子反应的活性中心，利用反应物与产物的荧光差别，实现选择性地检测二价铁离子。 

所述荧光探针的通式为通式Ⅰ，R1、R2、R3为烷基、芳基或含杂原子的取代基。R1、R2、R3为烷基、芳基时，一般为C1～C20，最佳为C1～ C10；R1、R2、R3为杂原子取代基时，为含有磺酸基、羧基、羟基、卤素、氨基、胺基、烷氧基、氰基或硝基的取代基。 

通式Ⅰ 

上述通式Ⅰ表示的化合物应用于检测二价铁离子，其特征在于反应生成具有通式II结构的化合物，从而导致荧光改变。 

通式II 

通式II中，R1、R2为烷基、芳基或含杂原子的取代基，R3为-OH或-O^-。R1、R2为烷基、芳基时，一般为C1～C20，最佳为C1～C10。R1、R2为杂原子取代基时，为含有磺酸基、羧基、羟基、卤素、氨基、胺基、烷氧基、氰基或硝基的取代基。 

通式Ⅰ可对Fe²⁺定性、定量的检测。将浓度呈梯度变化的Fe²⁺水溶液分别加入通式Ⅰ的水溶液中，反应达到平衡后，分别测定各样品的荧光强度，然后以Fe²⁺的浓度为横坐标、反应后体系的荧光强度为纵坐标作图，即可根据荧光强度从图中读出待测溶液中Fe²⁺的含量。 

本发明的有益效果：这类化合物在Fe²⁺存在下荧光发生显著改变，可用于高选择性、高灵敏性地检测Fe²⁺。尤其是，这类化合物可用于细胞内的Fe²⁺检测，这对于深入研究Fe²⁺在生物体内的吸收、输送及累积等过程的动力学机理、进一步了解Fe²⁺的生理和病理作用具有重要意义。 

附图说明

图1背景技术中所举的已公开的用于检测二价铁离子的荧光探针；