[发明专利]一种检测亚铁离子的罗丹明荧光探针及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种检测亚铁离子Fe²⁺的罗丹明荧光探针及其制备方法，属于荧光探针及其制备方法技术领域。

背景技术

由于痕量铁在生物和环境因素中起着越来越重要的作用而备受关注^[1-4]。铁在生物学上的主要功能是提供氧化还原电势，这便于铁在许多生化反应中能在Fe²⁺和Fe³⁺的状态间相互转化^[5]。身体内高浓度的铁离子会提高得某种疾病或组织功能性障碍的概率。机体含铁量的紊乱也会提高某些机能障碍的发生率，例如，代谢性贫血，肝肾损伤，糖尿病，心力衰竭和神经变性疾病^[5-7]。因此，一个简便快捷地分析生物样品中铁的方法在生物学、医学问题上发挥重要影响。在过去的几十年间，Fe^3+[8-14]和Fe^2+[15-18]荧光探针的研究还是相对较少的。因此，对铁离子具有高度选择性和灵敏度的新型荧光探针的发展前景仍旧是个巨大的挑战同时也带来更多回报。

另一方面，具有“Turn-on”结构的罗丹明荧光探针因其简便性，检测限低，特异性识别能力和完美的光谱特性等性质在近几年日益受到科研工作者们的关注^[19-22]。罗丹明的各种衍生物在螺环和开环结构间达到一个平衡，这两种结构分别表示非荧光状态（“关”信号）和强荧光状态（“开”信号）。在“Turn-on”反应中，一些决定性因素可能影响着探针转变程度，比如能和探针结合的质子和金属离子（Hg²⁺、Zn²⁺、Fe³⁺、Cu²⁺等）导致开环结构的形成使得荧光加强(550-600nm)。加强的荧光探针能有效的克服许多缺陷，例如较高的背景干扰和低灵敏度。迄今，在面向应用功能方面十分缺乏合适的铁荧光指示剂。一些受体常常用来模拟铁色素或结合铁的物质的机制，然而，因为铁离子的顺磁特性能使荧光猝灭常作为指示信号^[23-24]。凭借其高灵敏度、快速空间立体分析和较少的细胞损伤，使用强化的荧光探针的光学细胞成像技术也许是观察细胞内铁含量的最佳选择^[25]。最好的探针是能透过细胞膜在可见范围内或是相较生物体内其他丰富的阳离子对于目标铁元素有高度选择性且耗能低的同时表现出快速可逆的荧光强度变化。然而，在许多报道的文献中铁元素荧光探针是基于荧光淬灭机制^{[17，23，26]}，但它并不适用于活体细胞铁元素的荧光成像。基于荧光加强的罗丹明荧光探针理论上能避免上述提到的大部分缺陷。所以基于罗丹明的“Turn-on”荧光探针构想是一个理想的体系模型。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种检测Fe²⁺的罗丹明荧光探针，它能用于活体细胞内Fe²⁺的跟踪和检测；目的之二在于提供该探针的制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种检测亚铁离子的罗丹明荧光探针，命名为罗丹明酰腙基乙酰基吡啶荧光探针，所述罗丹明酰腙基乙酰基吡啶荧光探针的结构式如下所示：

上述一种检测亚铁离子的罗丹明荧光探针的制备方法，其制备流程如下：

将制得的罗丹明酰肼与2,6-二乙酰基吡啶在乙醇或甲醇中回流反应，通过中性三氧化铝柱色谱纯化，得到罗丹明酰腙基乙酰基吡啶荧光探针。

具体制备步骤包括：

步骤一：罗丹明酰肼的制备

以等摩尔量的罗丹明6G与80%水合肼为原料，溶解于甲醇溶剂或乙醇溶剂中，加热回流至反应充分，冷却后过滤得深红色粗产品，干燥后采用DMC/甲醇=10/1硅胶柱分离纯化得红色产物即罗丹明酰肼，备用；

步骤二：罗丹明酰腙基乙酰基吡啶荧光探针的制备

以步骤一得到的罗丹明酰肼与2，6-二乙酰基吡啶作为原料，溶解于甲醇溶剂或乙醇溶剂中，并滴入甲酸，混合溶液加热回流至反应充分，冷却后减压除去溶剂，用二氯甲烷/甲醇=30/1为洗脱剂，中性三氧化铝柱分离纯化得白色粉末即罗丹明酰腙基乙酰基吡啶荧光探针，探针的结构式如下：

在步骤一罗丹明酰肼的制备过程中，所述加热回流是指将混合溶液在80～90℃油浴下回流4～5小时；

在步骤二罗丹明酰腙基乙酰基吡啶荧光探针的制备过程中，所述罗丹明酰肼的摩尔量小于等于2，6-二乙酰基吡啶的摩尔量；