[发明专利]一种具有pH响应的双模式成像探针及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及生物荧光分析技术领域，具体涉及一种具有pH响应的双模式成像探针 及其制备方法和应用。

背景技术

细胞内的pH在酶活性、细胞增殖和调亡、抗药性、离子传输、细胞内吞作用以及肌 肉收缩等一系列组织活动中起着至关重要的作用。例如，肿瘤发生时细胞内pH会发生变化。 细胞功能和pH值的这种微妙关系意味着只要能掌握细胞内pH值的变化就可以为相关的生 理和病理过程研究提供重要的信息。因此，如何精确地检测细胞内pH值的变化显得非常重 要。

相比于其他pH的测定方法，使用荧光探针法进行pH检测具有灵敏度高、选择性好 等优点，但目前大部分pH探针波长较短，不能避开组织自吸收和自荧光，背景干扰较强，部 分stocks位移小，紫外吸收波谱和荧光光谱重叠较大，信噪比低，毒性较大，不能用于细胞 和活体pH检测。同时单一的pH荧光探针通过对组织中的特征分子所发荧光进行成像，仅仅 局限于对靠近皮肤表面的组织进行成像，不适合捕捉体内组织器官的信息。

光声成像是近年来迅速发展的一种新的无损医学成像方法，它结合了纯光学成像 的高对比度特性和纯超声成像的高穿透深度特性的优点，可实现50mm的深层活体内组织成 像，具有更高的对比度和穿透性，能够显著地改善了肿瘤的探测方法。因此，基于光吸收的 光声成像可以为肿瘤检测提供高对比度的光吸收分布差异，实现肿瘤早期检测。

因此，设计合成背景干扰少、具有pH响应的荧光-光声双模成像探针对于检测肿瘤 的早期pH变化具有非常重要的意义。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种具有pH响应的双模式成像探针及其制备方法和应 用。该成像探针的激发、发射光谱均在近红外区域，其stocks位移较大、背景干扰少，对H⁺有 较高的灵敏度、高选择性，对细胞和活体伤害较小，且pKa＝6.2，很适合在荧光-光声双模式 下进行肿瘤pH的检测，克服了现有技术中荧光探针的缺陷。

本发明第一方面提供了一种具有pH响应的双模式成像探针，其化学结构式如式 (Ⅰ)所示：

式(Ⅰ)中，X为-C(CH₃)₂-、-O-、-S-或-Se-，Y为F、Cl、Br或I，R₁和R₂分别独立地选自H 原子、C_1-18烷基或-SO₃R₅，R₅为C_1-18烷基或苄基，R₃和R₄分别独立地选自C_1-18烷基或苄基。

优选地，所述X为-C(CH₃)₂-。

优选地，所述Y为I。

优选地，所述R₁和所述R₂均为H原子。

优选地，所述R₃和所述R₄均为乙基。

进一步优选地，所述X为-C(CH₃)₂-，所述Y为I，所述R₁和所述R₂均为H原子，所述R₃和 所述R₄均为乙基。

所述具有pH响应的双模式成像探针，以近红外花菁类荧光染料为母体，在中位上分别修饰上对H⁺敏感的供体分子形成所述探针的pKa＝6.2，所述探针在碱性条件下，花菁类荧光染料母体中位上的N原子未被质子化，相应氮原子上的孤对电子可以发生光致电子转移(PET)而部分淬灭母体的荧光，当pH降低时，H⁺与供体上的N原子结合，促进了分子内电荷转移，增加了体系的共轭程度，电子流动性增加，吸收光谱红移；同时探针中花菁类荧光染料母体中位上的N原子会被质子化，破坏PET，探针的荧光增强。