[发明专利]发射红或黄色莹光的聚集诱导发射生物探针

说明书

本发明关于线粒体靶向的红光聚集诱导发光(AIE)探针，该探针作为膜电位及小鼠精细胞活性指示剂。本发明涉及用AIE活性荧光探针检测活性氧(ROS)及相关生物应用(例如炎症成像和葡萄糖测定)，另外还涉及红光AIE发光团的制备及应用。

相关申请

本专利的申请声明于2015年7月16日提交的临时美国专利申请No.62/231,805，于2015年8月27日提交的临时美国专利申请No.62/283,303以及于2015年11月10日申请的临时美国专利申请No.62/285,826，这些申请全部由发明人提交并且通过引用并入本文。

技术领域

本发明的课题涉及利用红色线粒体靶向聚集诱导发射(AIE)探针作膜电位和小鼠精子具活性指标。本发明涉及用于活性氧(ROS)检测和相关生物应用(例如炎症成像和葡萄糖测定)的AIE-活性荧光探针以及红色荧光AIE原的制备和应用。本发明的课题涉及利用红色线粒体靶向聚集诱导发射(AIE)探针作膜电位和小鼠精子具活性指标。本发明涉及用于活性氧(ROS)检测和相关生物应用(例如炎症成像和葡萄糖测定)的AIE-活性荧光探针以及红色荧光AIE原的制备和应用。

背景技术

荧光染料已被广泛应用于现代生物学研究，并促进了荧光显微镜的发展。荧光成像是超强组织观察和观察单个细胞的有力工具，目前为止，在基因表现，蛋白质功能，蛋白质-蛋白质相互作用以及许多其他细胞过程的进展和非侵入性研究中具有重要作用。此外，荧光成像已被证明是研究共混聚合物微观结构的有力工具。远红到近红外(FR/NIR)的荧光染料对于体内成像是特别有利的，因为光吸收和自身荧光的效应可以被最小化。由于更长的荧光波长，可以实现更高程度的组织渗透。出于相同的原因，利用FR/NIR荧光染料的微观共混聚合物结构的成像不仅可以获得表面图案还有深层的资讯。

关于荧光的分子设计，聚集引导猝灭(ACQ)效应总是引起光漂白和聚集后荧光强度的衰减，从而限制了长时间监测细胞器和把其性能降低。

2001年发现了显示AIE特征的分子。具有AIE特性的发光蛋白在分子溶解时几乎不发荧光，但在形成聚集体时变得高度发光。分子内旋转(RIR)的限制被认为是AIE效应的主要机制。因此，由于限制了分子内运动(RIM)，AIE活性分子在聚集和/或结晶状态下是高度发光的，允许它们在各种领域中应用，例如在OLED和生物探针中用于细胞成像和跟踪。AIE活性分子已成功应用于生物探针，具有较高的光稳定性和较高的生物相容性。

线粒体是存在于几乎所有真核细胞中的动态细胞器。线粒体形态由一组蛋白质调节。据报导，这些蛋白质的突变与疾病有关，包括神经退行性疾病和心血管疾病。线粒体的主要功能是产生能量，它的95％是真核细胞的主要能量来源，而且ATP是由线粒体产生的。

为了合成ATP，线粒体不断地氧化底物并在具有大膜电位(ΔΨm)的呼吸电子传递链中的脂质双层上保持质子梯度。ΔΨm是反映线粒体功能状态的重要参数，因此与细胞健康，损伤和功能密切相关。此外，维持线粒体功能至关重要。线粒体ΔΨm是评估精子，男性生殖细胞的生理学，生存力和受精潜力的基本指标。由于线粒体为精子运动提供能量，精子线粒体中的ΔΨm异常可能导致线粒体功能障碍，导致男性不育。因此，开发有效的线粒体形态学检测方法以及ΔΨm对于相关疾病的生物医学研究和早期诊断都具有重要意义。

各种以靶向线粒体阳离子荧光染料已经被开发了，并且可以使用一些染料如罗丹明123(Rh123)，TMRE/TMRM和JC-1来监测线粒体ΔΨm。不过，这些染料的光稳定性由于浓度-猝灭发射效应而变得很不理想。这样的效果只允许于稀释溶液(通常<1-30nM)中使用成像探针，但当激烈的激光束用作激发光源时，也容易导致探针的快速光漂白。