[发明专利]一种具有肿瘤靶向的水溶性荧光探针、合成方法及其应用

说明书

本发明涉及生物技术领域，公开了一种具有肿瘤靶向的水溶性荧光探针、合成方法及其应用。本发明以吡咯并吡咯二酮衍生物为原料，通过铜(I)催化的“click”反应将带正电的炔丙基[12]aneN₃基团引入到骨架中合成荧光探针1。该探针在多种磷酸腺苷存在下，可以特异性的识别ATP，随着ATP浓度的增大，探针的荧光强度逐渐增强，并且该探针可以实时监测细胞内ATP的变化和小鼠体内ATP的分布。因此该探针在评估体内与ATP相关的能量代谢方面具有较大的应用潜力。

技术领域

本发明涉及生物技术领域，具体涉及一种肿瘤靶向的水溶性荧光探针的合成方法及其对细胞和活体中ATP的检测。

背景技术

能量代谢与机体功能密切相关。肿瘤需要大量的ATP和NADH，不仅是肿瘤细胞转移和增殖所必需的，也是肿瘤细胞生存所必需的。ATP过表达与肿瘤恶性程度、侵袭性、不良预后密切相关。ATP由核糖，腺嘌呤和磷酸基团的三部分组成，支撑着地球上几乎所有的生物体。作为一种能源，它在能量传导，细胞呼吸，酶催化和信号传导等生命过程中起着至关重要的作用。此外，ATP还作为神经传递的符号，调节分子运动和离子通道，降低ATP水平会导致低血糖、缺血、帕金森氏症。因此，实时监测细胞内ATP水平具有重要意义。

肿瘤在假缺氧状态，依赖糖酵解获得ATP的作用进一步增强，导致肿瘤呈侵袭性表型。ATP减少可使癌症的能量产生脱轨。利用葡萄糖转运体抑制剂，可以降低肿瘤细胞对葡萄糖的摄入量和肿瘤细胞内ATP水平，从而抑制糖酵解和肿瘤细胞的生长。因此，能量状态的检测和跟踪对于了解机体功能和疾病的诊断和治疗，特别是对疾病的早期诊断和治疗具有实际的指导意义。

随着空间和时间分辨率成像技术的不断发展和进步，科学家们开辟了研究能量代谢的新领域。荧光传感器作为一种将检测物质转化为荧光信号的有效方法，为分析物提供了精确的定量检测。结合激光共聚焦显微镜和活体成像技术，其应用范围扩展到了活细胞，组织甚至整个动物的活体成像。最近，已经开发了几种荧光ATP探针并将其应用于活细胞成像。大多数用于ATP的荧光探针都是基于与带负电荷的tris-磷酸基团的静电或氢键相互作用，与核糖环上的羟基形成硼酸酯或与腺嘌呤碱基的π-π相互作用。

发明内容

本发明的内容是提供一种肿瘤靶向的水溶性荧光探针、合成方法及其应用。

本发明的主要技术方案是：一方面提供一种肿瘤靶向的水溶性ATP探针1，具有如下结构：

本发明的第二方面，提供荧光探针1的合成路径，合成方法如下：

第一步：对溴苯腈与琥珀酸二异丙酯在叔戊醇钠和三氯化铁的作用下生成溴代吡咯并吡咯二酮；

第二步：溴代吡咯并吡咯二酮与1,6-二溴己烷在叔丁醇钾的作用下，发生亲核取代反应生成化合物2；

第三步：化合物2与4-硼酸三苯胺在四三苯基膦钯的作用下发生Suzuki偶联反应，生成化合物3；

第四步：化合物3与叠氮化钠反应生成化合物4；

第五步：化合物4与Boc酸酐保护的炔丙基[12]aneN3在溴化亚铜作用下发生click反应，利用柱层析法进行分离后，生成化合物5。

第六步：化合物5在盐酸乙酸乙酯溶液中脱去Boc酸酐，得到荧光探针1。

进一步的合成方法包括如下步骤：

第一步：将金属钠溶于叔戊醇中，加入催化量的FeCl₃，90℃反应2h，冷却至50℃，加入对溴苯甲腈，继续加热至90℃后，逐滴加入丁二酸二异戊酯，加热搅拌24h，冷却至50℃，加入乙酸，在120℃回流30min，冷却至室温，抽滤，滤饼用热水热甲醇洗涤数次，得到溴代吡咯并吡咯二酮；