[发明专利]一种基于金纳米颗粒的细胞膜荧光探针及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于探针检测技术领域，具体涉及一种基于金纳米颗粒的细胞膜荧光探针及其制备方法和应用。

背景技术

细胞膜具有重要的生理功能，它既是细胞维持稳定代谢的胞内环境，又能调节和选择物质进出细胞。细胞膜通过胞饮作用、吞噬作用或胞吐作用吸收、消化和外排细胞膜外、内的物质。在细胞识别、信号传递、纤维素合成和微纤丝的组装等方面，质膜也发挥重要作用。天然产物的结构修饰及生理活性研究一直是新药研发的重要途径。由于结构上的特殊性以及本身具有的生物活性，以氨基酸为基础的化合物合成以及研发比较活跃。氨基酸是生物功能大分子蛋白质的基本组成单位，是构成动物营养所需蛋白质的基本物质。蛋白质是生物体内重要的活性分子，包括催化新陈代谢的酶。例如谷氨酸、精氨酸、天门冬氨酸、胱氨酸等氨基酸可以单独作用治疗一些疾病，主要用于治疗肝病疾病、消化道疾病、脑病、心血管病、呼吸道疾病以及用于提高肌肉活力、儿科营养和解毒等。此外，氨基酸衍生物在检测细胞膜上也表现出比较好的功能。因此，在细胞膜荧光探针的结构中引入氨基酸结构，设计合成新型结构的氨基酸衍生物，利用这些结构新颖的氨基酸来实现细胞膜荧光探针的靶向作用。

此外，用于生物分子和细胞上的一种重要的标志物——金纳米颗粒，也在荧光探针研究中有广泛的应用。基于纳米颗粒NPs的实验方法已被广泛应用于化学及生物探测。因为纳米颗粒NPs具有大的表面积及球形形状，纳米颗粒能用作许多染料分子封装载体，已被主要用于荧光免疫分析的信号记录以提高检测灵敏度。金纳米颗粒作为一种新型的纳米材料，最近，科学家的注意力转向金纳米颗粒用于医疗的可能性。鉴于金纳米颗粒光电特性易被修饰等特点，其可用于细胞检测、基因调节药物合成、药物运输、光化学治疗等方面。金纳米颗粒可以使一些特殊物质进入细胞，如多价药物和反义因子。这些物质可以控制细胞功能，调节基因表达，也可以检测细胞内分析物。金纳米颗粒的这些特点，符合目前荧光探针研究的需要。因此，功能化金纳米颗粒的改进成为目前荧光探针研究的重要趋势之一。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术缺陷，提供一种基于金纳米颗粒的细胞膜荧光探针及其制备方法和应用。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于金纳米颗粒的细胞膜荧光探针，其具有如下通式：

；

其中，R为氨基酸残基，X为荧光基团。

具体的，所述R为L-色氨酸残基、L-半胱氨酸残基、L-赖氨酸残基或L-谷氨酸残基；所述X为绿色荧光基团或红色荧光基团。

上述基于金纳米颗粒的细胞膜荧光探针的制备方法，其合成路线如下所示：

；

具体步骤如下：制备含化合物b（即巯基丙酸修饰的金纳米颗粒b）的溶液，MES调节pH值为6－7，加入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐（EDC）和N-羟基琥珀酰亚胺（NHS），反应30min，再加入氨基酸-多胺衍生物a，然后于20－45℃反应24 h，固液分离获得化合物c；将化合物c溶于三蒸水中，与FITC（异硫氰酸荧光素）或BODIPY（氟硼荧染料）的二甲基甲酰胺（DMF）溶液混合后，于20－45℃反应12－24 h后，离心得到氨基酸-多胺衍生物修饰的金纳米颗粒d或e。

其中，FITC的结构为，BODIPY的结构为，

氨基酸-多胺衍生物修饰的金纳米颗粒d或e在制备荧光探针上的应用。

氨基酸-多胺衍生物a的制备可采用本领域常规方法合成即可，也可以参照如下步骤进行制备：以制备色氨酸-多胺衍生物为例，圆底烧瓶中先加入0.45 moL 1,4-二溴丁烷和100 moL丙酮，搅拌下分批加入27.7 g邻苯二甲酰亚胺钾盐，搅拌回流反应12 h，冷却，过滤除去反应生成的KBr，减压蒸去丙酮和过量的1,4-二溴丁烷，剩余物用无水乙醇重结晶，然后溶于60 mL乙腈中，加入10 mmoL色氨酸、20 mmoL K₂CO₃，在室温下搅拌15 min，随后升温至70 ℃，反应过夜后冷却，溶液中有大量白色不溶物，过滤除去，减压蒸除乙腈，得淡黄色油状物，通过层析柱分离提纯得到黄色化合物；把该黄色化合物用少量乙醇溶解置于圆底烧瓶中，缓慢滴加10当量的水合肼，室温搅拌过夜，有大量白色固体析出，用滤纸过滤除去白色固体，得淡黄色滤液，减压蒸除乙醇，得黄色油状物，通过葡聚糖层析柱分离提纯的化合物a。制备其它氨基酸-多胺衍生物时，只需要将色氨酸替换为相应的氨基酸即可。