[发明专利]Rhodol-HBT类衍生物及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了结构通式（I）所示的Rhodol类衍生物。本发明将苯并噻唑引入Rhodol结构中，开发了一种新型Rhodol‑HBT类染料，该染料兼备Rhodol与HBT两种荧光团多种优异性质，并且提供两个易于修饰的活性位点。本发明化合物可作为荧光探针用于苯硫酚和次氯酸的逻辑检测，借助荧光共聚焦显微镜，成功实现了对细胞、斑马鱼、线虫内氧化应激过程的可视化成像，利用该探针还实现了对细胞与线虫水平上衰老的动态评价。

技术领域

本发明涉及Rhodol-HBT类衍生物及其制备方法和应用，属于化学生物学传感器技术领域。

背景技术

衰老是影响大多数生物的时间依赖性生理功能衰退现象，也是许多非传染性疾病最严重的风险因素，这些疾病包括骨关节炎、动脉粥样硬化、阿兹海默症以及癌症等。因此，衰老的检测与评价有助于对衰老和衰老相关疾病发生机制的研究。1956年，Dr. Harman首次提出自由基理论，该理论认为自由基诱导的细胞损伤是导致衰老的原因。随后，自由基假说与氧化应激假说融合，提出氧化应激损伤是诱发衰老的原因，并且认为静息状态下活性氧（ROS）的水平与衰老的程度密切相关。然而，最近有研究提出一个新的概念“氧化还原应激反应能力（RRC）”，它是指细胞对于氧化应激的一种动态反应能力，即能产生活性氧以及产生多少的能力（Meng J, Lv Z Y, Qiao X H, et al. Redox Biology, 2017, 11,365）。简单地说，细胞为了应对应激源的威胁而产生适量的活性氧，从而刺激信号通路以确保细胞的健康。该项研究通过对比年轻与衰老的细胞和线虫对于氧化应激的应答能力，证实了这种动态能力的衰退是衰老的一个本质特征，强调了对于应激而言，动态比静态更能体现细胞与个体的活力。目前关于评估衰老的研究大多集中于静态状态下对衰老相关标志物的检测。因此，基于衰老相关的RRC开发一种高效可靠的工具，这对于动态的评价衰老，进而研究衰老的过程是十分重要的，但是目前仍未有类似的工作被报道。

“氧化应激”概念在1990年由Sohal首次提出。氧化应激是指机体暴露在环境压力下或处于疾病状态中，机体中细胞内活性氧不断累积的过程。正常情况下，生理水平的活性氧对于生物体起到积极的作用。然而，当生物体遭受有害因素的刺激时，会引起体内活性氧的大量产生，使得氧化系统与抗氧化系统之间的平衡被打破，过量的活性氧参与细胞中的反应而产生氧化应激，进而导致细胞损伤，从而造成衰老。众所周知，许多环境压力影响细胞氧化还原平衡，导致活性氧的过量产生。苯硫酚是一种具有高度反应性的芳香族硫醇化合物，广泛应用于聚合物、农药和药物等化学工业中。同时，苯硫酚也是具有高毒性的环境污染物，它的气味非常难闻并且极易挥发扩散，长期接触的人群不仅会在心里上产生严重的健康问题，而且会引发呼吸短促、肌肉无力、肝肾功能障碍和中枢神经损伤以及瘫痪，甚至死亡。有研究表明，痕量的苯硫酚能够引起细胞的氧化应激（Liu Q M, Li A Y, Li X K,et al. Sensors Actuators B Chemical, 2019, 283, 820），这种应激现象被称为毒物刺激的氧化应激，在应激过程中会诱导致病性的次氯酸的产生，次氯酸作为一种重要的活性氧物种，其过量表达会引起细胞的氧化应激损伤。然而，由于缺乏可靠有效的工具来监测作为化学应激源的苯硫酚诱导次氯酸生成的过程，所以此机制尚不明确。因此，苯硫酚介导的氧化应激过程可视化的方法对于应激机制的探索与研究尤为重要，更进一步对细胞与活体水平中衰老的动态评估提供了简便可靠的工具。

随着成像技术的发展，荧光成像由于其技术简便、信号传导快、灵敏度高、时空分辨率高、特异性强和无侵入等优点，成为对目标物质可视化和实时检测的有力工具。近年来，一系列特异性小分子荧光探针被用于生物体中苯硫酚或次氯酸的识别与检测，尽管将两种专一性的探针简单地混合在一起可能根据两种不同信号区分检测出两种分析待测物，但是这样的策略受到了多种方面问题的限制，例如：（1）两种探针的荧光信号之间存在相互交叉串扰的可能性；（2）两种探针的引入可能使得该策略存在入侵效应；（3）两种探针可能存在不同的定位和代谢。因此，一种单分子双模荧光探针的开发，对于苯硫酚诱导氧化应激过程的可视化以及对衰老的动态评价是非常理想的，同时也是非常具有挑战性的。

发明内容