[发明专利]基于点击激活大空间位阻抗聚集淬灭七甲川功能型花菁染料及其制备方法和应用

说明书

本发明属于有机染料技术领域，具体涉及一种抗聚集淬灭(Anti‑ACQ)式I所示七甲川功能性花菁染料及其制备方法和在生物医学成像中的应用。本发明提供的新型七甲川荧光染料通过分子设计可激活产生大空间位阻结构，从而实现响应型Anti‑ACQ效应，有效地避免由于ACQ效应带来的荧光淬灭的问题，在很大程度上解决了传统有机花菁染料的聚集诱导淬灭问题。

技术领域

本发明属于有机染料技术领域，具体涉及一种抗聚集淬灭(Anti-ACQ)七甲川功能性花菁染料及其制备方法和在生物医学成像中的应用。

背景技术

随着生物分析技术的发展，荧光分析技术已经成为了无损实时监测的有力工具。其广泛应用于生物学和医学的各个方面，包括生理生化、生物药物、细胞、免疫、遗传等等。通过对荧光信号的检测，可以确定含有如芳香氨基酸、卟啉、叶绿素等天然荧光物质样品的存在、分布及数量。同时，利用一些人工合成的外源性荧光探针，可以实现蛋白质、核酸、生物膜的荧光标记；荧光探针也可以作为指示剂，对金属离子的代谢和体内环境的PH进行监测。近年来，荧光探针的应用得到了进一步的拓展，在基因芯片、免疫分析、肿瘤的早期诊断等方面得到了长足的发展。

为了满足各式各样生物分析应用，不断地研究更加优良的光学性质和生物相容性的荧光探针成为了生物分析技术的核心内容。就目前研究情况来说，使用较多的荧光探针主要是有机小分子类荧光染料，其主要可以分为罗丹明类、荧光素类、BODIPY类和花菁类四个大类。其中罗丹明B、ICG等已经是比较常见的商用染料。但目前商用染料存在的很多问题导致其很难得到好的成像效果，最具有代表性的问题有以下两个：

首先，目前传统有机小分子荧光染料大都存在聚集荧光诱导淬灭(aggregation-caused quenching，ACQ)现象，极大地限制了这些染料在生物医学成像中的应用。直接体现为活体水平的成像信噪比较低。目前针对这一问题，主要存在两种解决方案：其一，由唐本忠院士课题组提出的聚集诱导发光 (aggregation-induced emission，AIE)分子设计思路；对于第一种思路的AIE 分子来讲，聚集诱导发光从根本上解决了聚集诱导淬灭的问题，但是同时也带来了新的难题：第一，目前研究的AIE分子普遍水溶性较差，这直接导致在活体水平上在体循环代谢存在很大的问题，同时有着潜在的生物毒性；第二，目前研究的AIE分子波长均在可见光区域内，极少有AIE分子波长能够到达近红外区。而可见光区域内的成像则极大地受制于生物体自发荧光和由组织引起的光散射的干扰，成像效果也不甚理想。其二，对传统的ACQ分子进行分子结构的改性，利用空间位阻效应，在分子中引入超支化/树枝状的结构，庞大的空间位阻能够有效地阻止分子的π-π堆积，从而解决了在水相中的ACQ问题。但是此类方式会极大地增大分子的尺寸，不利于生物体的排泄。因此，设计开发波长位于近红外区域的抗聚集诱导淬灭的新型荧光探针对生物医学光学成像尤为重要。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种新型原位激活抗聚集淬灭 (Anti-ACQ)的功能化七甲川花菁染料，该类染料可以解决目前的有机小分子荧光染料存在的聚集诱导淬灭现象、在体循环较差等重要问题。同时，解决了七甲川花菁染料在应用于生物医学光学成像时背景信噪比低的问题。

本发明通过如下方式实现：

一种式I所示的化合物：