[发明专利]一类用于超分辨成像的线粒体荧光探针及其制备和应用

说明书

本发明提供了一类用于超分辨成像的线粒体探针及其制备和应用，该探针以萘酰亚胺为母体，以三苯基膦为定位基团，设计合成了一类适用于超分辨成像的线粒体荧光探针。通过在萘酰亚胺4,5‑位引入不同刚性结构，抑制了扭转导致的能量损耗，提高了其亮度和稳定性，不同溶剂中荧光量子产率均大于0.80(水中Φ＝0.81)，摩尔消光系数大于40000M^‑1cm^‑1。对pH、温度、极性等微环境均不敏感，能够在复杂环境中保持荧光信号的准确性。此外，相对于商业线粒体染料，该类分子的细胞膜透过性更好，可以实现对活细胞线粒体快速、准确地染色，在超分辨显微成像领域具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明属于线粒体超分辨成像领域，具体涉及一类用于超分辨成像的线粒体探针及其制备和应用。

背景技术

线粒体代谢紊乱与多种神经退行性疾病的发生和发展密切相关。作为细胞内物质代谢、能量传递和信号转导的重要枢纽，其新陈代谢的完成需要多种细胞器密切配合。例如线粒体和内质网的交互(MERCs)，主要涉及到线粒体自噬、钙离子传递、脂质交换等生命活动，而其宽度被认为是揭示功能的唯一参数也决定了其功能与活性水平。事实上MERCs是一个动态的结构，其宽度在10nm到50nm之间随着细胞的新陈代谢状态变化。荧光显微成像技术作为原位、无损追踪这类动态生命活动的主要工具，其分辨率长期无法突破衍射极限的限制。近些年来超分辨成像技术将荧光显微成像的分辨率提升至20nm，为这类研究带来了新的机遇。开发高亮度、高稳定性的荧光染料是与这项技术相适应，能够积极推动这类研究的进步。

目前应用于线粒体荧光成像的探针主要是MitoTracker Green，该探针以花菁染料为母体，借助线粒体自身的膜电位实现定位。花菁染料光稳定性差，激发态极易被单线态氧进攻而淬灭，亮度低。此外该探针细胞膜透过性不足，成像之前需要长时间孵育来达到染色目的，增加了操作的繁琐性。因此，开发适用于超分辨成像的线粒体荧光探针，借助超分辨荧光技术对精细结构的揭示，对进一步了解线粒体功能，研究发病机制有着重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一类用于超分辨成像的线粒体探针及其制备和应用，该类探针亮度高、稳定性强、细胞膜渗透性好，可对活细胞线粒体快速准确标记，适用于超分辨条件下对线粒体长时间观察与成像。

一类用于超分辨成像的线粒体探针的制备方法，该方法具有步骤简单、容易分离、原料价廉等优点。

本发明一类用于超分辨成像的线粒体探针，以萘酰亚胺为母体，以三苯基膦为定位基团，设计合成了一类适用于超分辨成像的线粒体探针。通过在萘酰亚胺供电子一端引入分子内扭转强力限制基团，使分子荧光稳定性、亮度的大幅度提升，探针分子在水中量子产率最高可达0.80。

一类用于超分辨成像的线粒体探针，该类线粒体荧光探针具有如下结构：

R₁，R₂分别为H，

其中，若R₁为H，则R₂不为H；R₃为C1-4烷基；；n为0-2整数。

一类用于超分辨成像的线粒体探针的制备方法，此系列荧光探针合成路线，如下：

R₁，R₂分别为H，

其中，若R₁为H，则R₂不为H；R₃为C1-4烷基；n为0-2整数，R₄为具体合成步骤如下：

(1)中间体N-羟烷基-4,5-二取代-1,8-萘酐的合成：