[发明专利]一种同时区分检测Cys、Hcy和GSH多功能荧光分子探针的合成及应用

说明书

本发明公开了一种通过三种不同的荧光发射信号同时区分检测细胞中半胱氨酸(Cys)、高半胱氨酸(Hcy)和谷胱甘肽(GSH)的多功能型荧光分子探针，该分子探针的结构式如下：。该探针能在同一检测条件下利用探针与Cys、Hcy和GSH发生不同的化学反应生成具有不同荧光性质的产物，在不同的激发波长激发下发射不同的荧光信号达到同时区分检测这三种生物硫醇的目的。加入三种生物硫醇的混合物室温反应15分钟后，在360nm激发波长下，发射457nm的蓝色荧光用于检测Cys；在480 nm激发波长下，发射559nm的黄绿色荧光用于检测Hcy；在400nm激发波长下，发射529nm的绿色荧光用于检测GSH；该分子探针对Cys、Hcy和GSH有极高的灵敏度和选择性，且成功用于不同活细胞内的Cys、Hcy和GSH荧光成像分析。

技术领域

本发明属于分析化学技术领域，具体涉及一种同时区分检测Cys、Hcy和GSH多功能荧光分子探针的合成，以及该探针在血清和细胞中通过不同的反应现象与荧光信号同时区分检测Cys、Hcy和GSH等方面的应用。

背景技术

小分子生物硫醇如半胱氨酸(Cys)、高半胱氨酸(Hcy)和谷胱甘肽(GSH)在生物系统中扮演着复杂而重要的角色。Cys在正常细胞内浓度为30-200 μM，含量异常会导致生长缓慢，水肿，嗜睡，心血管和肝损伤等疾病(Chemical Communication, 2013, 49, 9176-9178)。血清中Hcy正常浓度约为5-12 μM，正常细胞中的含量是三种生物硫醇最低的，但过量的Hcy会导致阿尔茨海默氏症，叶酸和V_B12缺乏以及心血管疾病等疾病(ChemicalCommunication,2014, 50, 6967-6969)。GSH在正常细胞内浓度为0.5-10 mM，是细胞中最丰富的低分子量生物硫醇，作为细胞内抗氧化剂维持体内氧化还原反应平衡，清除细胞毒素和自由基，但是GSH含量异常会导致白细胞含量异常，HIV感染，癌症等潜在风险(Biosensors and Bioelectronics,2017, 90, 117-124)。由于这三种生物硫醇具有相似的结构和反应活性，目前很少有高效的方法/工具能够区别检测这三种生物硫醇，考虑到它们重要的生物学作用，同时区分检测细胞内Cys，Hcy和GSH对深入了解它们的生物学功能以及它们与各种相关疾病的关系非常重要。

近年来，荧光探针由于具有高灵敏度和高选择性，被广泛用于生物硫醇和氨基酸的检测。由于半胱氨酸(Cys)、高半胱氨酸(Hcy)和谷胱甘肽(GSH)的结构与化学性质相似，虽然已经提出了一些基于不同机制的特异性荧光探针检测Cys/Hcy和GSH，但已公开的专利/文献中很少有能够同时区分检测Cys、Hcy和GSH这三种生物硫醇的报道，大部分已报道的荧光探针只能选择性检测其中的1种或2种(如中国专利CN105524055A、CN105588823A、CN105601658A、CN105712964A、CN105820810A和CN105906534A)，尽管有报道荧光探针可以同时检测Cys、Hcy和GSH，但是在同一检测条件下对于化学结构非常相似的Cys和Hcy区分效果并不理想，或者需要添加外加物辅助检测(Journal of the American ChemicalSociety, 2014, 136, 574-577； Chemical Science, 2016, 7, 256-260)，但是无法实现利用三种荧光信号同时区分检测三种生物硫醇(Analytical Chemistry, 2015, 87,3460–3466)，能同时区分检测细胞中Cys，Hcy和GSH这三种生物硫醇的专利/文献鲜有报道。

发明内容

鉴于上述情况，克服一些现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种同时区分检测Cys、Hcy和GSH多功能荧光分子探针，能在特定检测条件下对Cys、Hcy和GSH三种生物硫醇达到同时区分检测的目的。

本发明的目的还在于提供一种制备方法简单、高灵敏度、检测限低和成本较低的上述荧光分子探针的合成与应用方法。