[发明专利]一类具有硝基还原酶响应的β-咔啉苯并[c,d]吲哚鎓盐及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及生物医药技术领域，具体涉及一类具有硝基还原酶响应的β‑咔啉苯并[c,d]吲哚鎓盐及其制备方法和应用，具有通式Ⅰ所示结构：本发明提供的β‑咔啉苯并[c,d]吲哚鎓盐可被肿瘤细胞内过表达的硝基还原酶还原从而产生显著单光子和/或双光子激发荧光，从而发挥线粒体靶向和硝基还原响应的荧光作用。本发明根据癌细胞内硝基还原酶过表达，开发新型具有肿瘤细胞和组织选择性荧光成像的β‑咔啉苯并[c,d]吲哚鎓盐的荧光探针，通过线粒体靶向和硝基还原酶响应进行肿瘤组织体内外荧光成像诊断应用，指导临床术中肿瘤切除，将具有重要的医药用途前景。

技术领域

本发明涉及生物医药技术领域，具体涉及一类具有硝基还原酶响应的β-咔啉苯并[c,d]吲哚鎓盐及其制备方法和应用。

背景技术

肿瘤组织快速生长需要消耗大量的氧气，同时其异常的微血管又导致了有限的氧气供应，因此，缺氧是实体肿瘤的共同特征。迄今为止，已经有许多方法在临床上用于缺氧检测，其中缺氧生物标志物检测法在近些年来得到了快速发展。硝基还原酶(Nitroreductase，NTRs)在缺氧肿瘤微环境过度表达，可作为一种肿瘤诊断指示性的生物标志物，并与实体肿瘤的缺氧程度直接相关而此备受关注。NTRs能够以NADH或NADPH作为电子供体，将硝基芳基化合物转变成相应的芳基胺。基于此，利用肿瘤组织内过表达的硝基还原酶来开发在肿瘤疾病检测的荧光探针具有重要意义。

线粒体是细胞中制造ATP的工厂，是细胞中关键的细胞器，尤其对于肿瘤细胞这一需要大量能量的细胞更为重要。但是，肿瘤细胞由于线粒体的功能障碍，使得其线粒体比正常细胞具有更高的线粒体膜电位，从而使得亲脂性阳离子对肿瘤更具有选择性。因此，线粒体靶向亦可被开发用于癌症疾病的诊断和治疗，并研究肿瘤细胞或组织内线粒体生理学和功能。

一般而言，激发光源的波长越长，组织穿透能力越强。目前大多数荧光探针仅适用于单光子激发，而不适用于双光子激发。具有双光子吸收能力的荧光探针可被两个近红外光子同时激发。因此，与单光子激发的荧光探针相比，具有双光子吸收能力的荧光探针具有更深的组织穿透能力，因而可用于较深处肿瘤成像，同时避免组织自身荧光的干扰。

发明内容

针对以上问题，本发明提供了一类具有硝基还原酶响应的β-咔啉苯并[c,d]吲哚鎓盐及其制备方法和应用，该β-咔啉苯并[c,d]吲哚鎓盐通过具有通过单光子和/或双光子激发进行体内外肿瘤细胞线粒体靶向和硝基还原酶响应荧光成像的医药用途，特别是在制备肿瘤荧光成像诊断试剂中的应用。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一类具有硝基还原酶响应的β-咔啉苯并[c,d]吲哚鎓盐，具有通式Ⅰ所示结构：

其中，R₁表示H、C1-C6烷基、炔基取代的C1-C6烷基、卤代C1-C6烷基、甲氧基取代的C1-C6烷基、吗啉取代的C1-C6烷基和含氧C1-C6烷基中的一种；R₂表示H、C1-C6烷基和甲氧基取代的苯基中的一种；R₃表示C1-C6烷基、炔基取代的C1-C6烷基和卤代C1-C6烷基中的一种；Y^-表示卤负离子和六氟磷酸根负离子的一种。

优选的，所述R₁表示H、CH₃、吗啉乙基、甲氧基乙氧基乙基；R₂表示H、CH₃、CH₂CH₃；R₃表示CH₃、CH₂CH₃、炔丙基；Y^-代表卤负离子或六氟磷酸根负离子。

优选的，所述β-咔啉苯并[c,d]吲哚鎓盐的通式Ⅰ部分化合物代号及其对应的结构如下：

表1通式Ⅰ部分化合物代号及其对应的结构