[发明专利]基于喹喔啉酮芳基硫醚类的荧光探针及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种基于喹喔啉酮芳基硫醚类的荧光探针及其制备方法和应用，所述荧光探针分子的化学结构如式(I)所示：(I)，所述式(I)中，R选自烯丙基及其衍生物、苄基及其衍生物、碳原子数目为1～8的脂肪酸酯基或碳原子数目为1～8的脂肪酸；R¹选自碳原子数目为1～8的烷氧基、卤素或碳原子数目为1～8的烷基；R²为芳基硫醚。所述荧光探针分子是由邻苯二胺及其衍生物通过环化，亲核取代，羟醛缩合反应得到。本发明喹喔啉酮衍生物化合物在铁死亡细胞中上调的血红素氧化酶和活性氧的作用下，硫醚会氧化成亚砜，而后其红色荧光转化成绿色荧光。本发明可直接加入到培养基中而后作用于细胞进行检测，也可通过静脉或者瘤内直接注射发挥动物在体检测的作用。

技术领域

本发明涉及医学诊断领域，具体地，涉及一种基于喹喔啉酮芳基硫醚类的荧光探针及其制备方法和应用。

背景技术

铁死亡是2012年首次发现的一种新的细胞死亡方式，与传统的细胞凋亡方式不同，铁死亡是不依赖于caspases蛋白酶参与，由铁来介导的细胞凋亡。细胞发生铁死亡的过程中，其细胞内会聚集大量的活性氧，氧化酶以及严重下调的还原性谷光甘肽等。

虽然铁死亡发生的很多分子生物学机制还有待于进一步的研究，但是目前的研究表明铁死亡的发生与很多疾病密切相关，例如恶性肿瘤，神经退行性疾病帕金森，阿尔兹海默症等。所以设计开发特异性的铁死亡检测技术对于疾病的诊断具有很大的推动作用。

目前，针对铁死亡的检测主要通过生物学技术来检测其相关的生物标志物，如蛋白印迹法检测谷氨酸半胱氨酸反向转运体(XcT)的表达,以及生物试剂盒检测细胞内脂质氧化的水平。但是这些生物学的方法往往都是侵袭性的，需要将组织裂解破碎，不能实现原位检测。所以设计开发非侵袭性原位检测技术意义重大。

由于在铁死亡发生的过程中，细胞内的铁和活性氧是显著升高的，铁在生物体内大部分以铁卟啉的形式存在，在铁死亡发生时，铁卟啉作为血红素氧化酶的辅酶，催化与铁死亡过程相关的生物标志物的产生，Simonneaux课题组2011年报导了铁卟啉能够催化过氧化氢水溶液氧化芳基硫醚生成手性的亚砜。但Simonneaux课题组报道的传统的化学小分子催化剂，选择性较低及其催化速率较慢。

发明内容

近年来，针对现有铁死亡检测技术的不足和缺陷，我们基于铁死亡发生过程中的生化特征，设计合成了可变色化学荧光探针，实现铁死亡的活细胞及活体原位检测。

铁卟啉是血红素氧化酶的辅酶，所以我们推断血红素氧化酶能够催化氧化具有荧光性能的芳基硫醚化合物生成亚砜，这种荧光分子结构的变化会引发荧光性能的改变，从而起到检测细胞是否发生铁死亡。相较于Simonneaux课题组报道的传统的化学小分子催化剂，酶催化具有更高的选择性及其更快速的催化速率，并且酶是细胞发生铁死亡时所特异性的高表达，因此铁死亡的细胞本身就可以作为一个特殊的反应器催化氧化芳基硫醚类荧光分子。

进一步地，我们研究发现，铁死亡细胞内升高的血红素氧化酶和活性氧能够催化氧化带有芳基硫醚的荧光分子转化成亚砜的荧光分子，芳香环上由供电基团转变为拉电基团，这种电性效应的改变，会引起荧光光谱的位移，从而实现颜色的转变。

本发明基于喹喔啉酮声色团为基本骨架，以邻苯二胺及其衍生物通过环化，亲核取代，羟醛缩合反应构建了带有芳基硫醚类荧光分子，使其能够响应铁死亡细胞内升高的活性氧及其血红素氧化酶。

本发明所构建的基于喹喔啉酮的芳基硫醚类荧光分子可以直接加入到细胞培养液中，与细胞共培养，进行细胞水平的快速原位荧光检测。此外，该类分子还可以实现原位的动物活体成像，通过构建荷瘤鼠之后，用铁死亡诱导剂(Erastin)诱导肿瘤发生铁死亡，而后探针可以通过静脉注射或者瘤内注射的方式进行小动物活体成像的检测。

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于喹喔啉酮芳基硫醚类的荧光探针及其制备方法和应用。