[发明专利]一种用于超分辨成像的脂滴荧光染料及其合成和生物应用

说明书

本发明提供了一种用于超分辨成像的脂滴荧光染料及其合成和生物应用，该荧光染料基于苝酰亚胺，在供电基一端引入刚性环设计合成，其结构式如(1)所示，其刚性环的引入严格限制了分子内的扭转，使该类染料光稳定及亮度得到了大幅提升，荧光量子产率均达到0.4以上，摩尔消光系数达到50000M^‑1cm^‑1。此外，双供电基的强供电性大幅度提升了染料的荧光激发与发射波长，这导致这类染料在乙醇中的激发波长达到了710nm以上，荧光发射最高达到750nm。本项目设计的用于超分辨成像的脂滴荧光染料实现了不同超分辨技术下的成像，同时在组织及活体成像中具有较好应用前景。

技术领域

本发明属于超分辨成像与脂滴荧光染料领域，具体涉及一种用于超分辨成像的脂滴荧光染料及其合成和生物应用。

背景技术

长期以来，脂滴一直被认为是一种类似糖原的颗粒，仅用于存储能量，为一种惰性的细胞内含物。因此脂滴在很长一段时间并未得到研究工作者的重视。而自1991年第一个脂滴相关蛋白的出现，脂滴的脂质组学以及蛋白质组学研究得到迅速发展，研究表明脂滴并非一个简单的能量存储器而是细胞内复杂、活跃、动态变化的细胞器。为了满足对脂滴高时间分辨、原位监测的要求，荧光成像技术逐渐受到脂滴研究工作者的青睐。然而，目前脂滴研究仍停留在共聚焦成像层次，脂滴融合、与其他细胞器作用等过程仍需要更高的空间分辨率以实现对精细结构的观察。

近些年超分辨技术的日趋成熟为脂滴进一步在高分辨率下的研究提供了契机。但是，目前商业脂滴染料多为氟硼吡咯类染料(如Bodipy 515)，且光稳定较差，很难应用于超分辨技术的高功率激光。此外，该类染料的激发波长较短，通常为488nm，对细胞损伤较大，很难实现活细胞的长时间监测。因此，能够用于超分辨技术的近红外区脂滴荧光染料较为匮乏，这类脂滴染料的构建存在一定挑战性但必将会带给脂滴相关研究更大的机遇。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于超分辨成像的脂滴荧光染料及其合成和生物应用。

一种用于超分辨成像的脂滴荧光染料，该染料荧光发射波长达到750nm，荧光亮子产率达到0.4，能够广泛应用于超分辨荧光成像技术。

本发明一种用于超分辨成像的脂滴荧光染料，该荧光染料具有如下结构：

其中R₁为

R₂为

本发明一种用于超分辨成像的脂滴荧光染料，以苝酰亚胺为荧光基团，在其9,10-位刚性环结构，使得荧光激发波长及荧光发射波长红移至近红外区，且稳定性得到大幅提升。该类荧光染料能够特异性标记多种细胞内脂滴，具有波长长、染色浓度低、快速染色、生物相容性好等特点，能够用于活细胞、活体成像。

一种用于超分辨成像的脂滴荧光染料的合成方法，其合成路线如下：

具体合成步骤如下：

(1)中间体N-烷基-9,10-二溴-1,6,7,12-四氯苝酰亚胺的合成：

将9,10-二溴-1,6,7,12-四氯苝酰亚胺与二甘醇胺或丁胺溶于N-甲基吡咯烷酮与冰醋酸混合液中；将反应液加热至100-140℃，搅拌1-10h；将反应液泠却至室温后倒入冰水中抽滤得黑色固体，真空干燥，经200-300目二氧化硅硅胶柱分离，以体积比1:0.25-6的二氯甲烷：石油醚为洗脱剂，减压除去溶剂得深红色固体N-烷基-9,10-二溴-1,6，7,12-四氯苝酰亚胺；

(2)探针N-烷基-9,10-二脂肪胺基-1,6,7,12-四氯苝酰亚胺的合成：