[发明专利]用于检测细胞线粒体内次氯酸根离子和/或单线态氧的双功能荧光探针及其制备方法和用途

说明书

本发明属于荧光检测技术领域，公开了一种用于检测细胞线粒体内次氯酸根离子和/或单线态氧的双功能荧光探针及其制备方法和用途，通过制备7‑(二乙氨基)香豆素、7‑(二乙氨基)香豆素醛等一系列步骤后，得到用于检测细胞线粒体内次氯酸根离子和/或单线态氧的双功能荧光探针。经过本发明的合成方法改进后，可以有效阻止副反应的发生，极大地减少反应过程中出现难以分离的杂质，从而可以得到高纯度的目标产物。本发明制得的双功能荧光探针不仅可以单独检测氯酸根离子或单线态氧，还可以同时区分次氯酸根离子和单线态氧的水平，也可用于细胞中内源性次氯酸根离子和/或单线态氧的荧光成像。

技术领域

本发明涉及荧光检测技术领域，尤其涉及一种用于检测细胞线粒体内次氯酸根离子和/或单线态氧的双功能荧光探针及其制备方法和用途。

背景技术

活性氧(ROS)是正常氧代谢的天然产物，参与了许多重要的生物活动。次氯酸根离子(ClO^-)作为一种重要的活性氧，在宿主先天免疫和维持细胞内氧化还原平衡中发挥着重要的作用。另一方面，单线态氧(¹O₂)作为另一种重要的活性氧，在细胞的信号传导和基因表达的诱导中都扮演着重要的角色。此外，光动力学疗法(PDT)是一种众所周知的癌症治疗技术，而单线态氧在这一过程中也起着至关重要的作用。ClO^-与¹O₂共存在生命系统中，并且它们在很多情况下是可以相互转化的。

在很多的人类疾病和相关的生物学过程中，次氯酸根离子和单线态氧的相互作用是极其重要的。例如，在炎症过程中产生的次氯酸根离子和单线态氧能够起到杀菌的作用。次氯酸根离子和单线态氧也参与了缺血再灌输的损伤过程，导致胰腺、肾脏、肺和肝脏的损伤；次氯酸根离子和单线态氧经常与细胞膜上的胆固醇反应，形成生物活性介质；由于次氯酸根离子对原生质中乙烯醚的选择性氧化，经常使心血管系统发生动脉粥样硬化性病变；而最近有研究表明单线态氧可以破坏动脉粥样硬化形成的斑块，从而用于治疗动脉粥样硬化性病变；当细胞暴露于次氯酸根离子和单线态氧中时可能会引起细胞应激反应，这是因为激活了调节增殖和凋亡反应的细胞传导信号；次氯酸根离子和单线态氧还能够氧化含硫醇的生物分子并调节细胞氧化还原平衡；次氯酸根离子和单线态氧能够诱导靶细胞中的DNA损伤，从而导致突变负荷增加以及潜在的致癌作用。此外，在脓毒症中也会产生次氯酸根离子和单线态氧，这可能是脓毒症过程中引起相关器官功能障碍的重要原因。

为了更好的认识次氯酸根离子和单线态氧在各种疾病中的重要生物学功能，特别是在剖析它们之间复杂的相互关系时，迫切需要开发出一种可靠的方法来同时区分检测次氯酸根离子和单线态氧。但是，由于次氯酸根离子和单线态氧具有非常类似的高氧化活性，因此在生物系统中同时区分识别次氯酸根离子和单线态氧是一个巨大的挑战。据我们所知，目前还尚没有可区分生物体中次氯酸根离子和单线态氧的分析方法报道。近年来，荧光探针因其适用于对生物系统中感兴趣的分子进行高时空分辨率成像而受到广泛关注。到目前为止，已经构建了许多出色的次氯酸根离子荧光探针和单线态氧荧光探针，并将其应用在了生命系统中的荧光成像，但是这些荧光探针只专注于选择性检测单个分析物(次氯酸根离子或者单线态氧)。尽管这两个活性氧在许多相关的生物学问题上相互作用，但是它们都无法同时对次氯酸根离子和单线态氧有响应。虽然可以将一个次氯酸根离子荧光探针和一个单线态氧荧光探针同时用在此类过程的应用研究中，但是由于两个荧光探针的吸收、分布和代谢曲线不同，从而导致所得到的数据混乱。

线粒体是细胞内ROS的主要来源。特别是单线态氧得寿命相对较短，在活细胞中产生的单线态氧的径向扩散距离只有约155nm，比线粒体的直径还小，这表明细胞内源性的单线态氧主要是分布在线粒体中。因此，在本工作中，我们科学构建了一个能够同时区分识别线粒体中次氯酸根离子和单线态氧的双功能荧光探针WG。

发明内容

针对现有技术中的上述不足之处，本发明提供了一种用于检测细胞线粒体内次氯酸根离子和单线态氧的双功能荧光探针及其制备方法和用途。它不仅选择性好，灵敏度高，而且制备方法简单，并能够区分检测细胞内源性的次氯酸根离子和单线态氧。