[发明专利]具有聚集诱导发光特性的近红外化合物及制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种具有聚集诱导发光性质的近红外化合物及其制备方法和三光子生物成像应用。该近红外化合物具有高亮度近红外发射、优异的近红外三光子吸收性能、大的斯托克斯位移。可用于小鼠脑部血管的大深度和高分辨三光子荧光生物成像。本发明合成得到的材料，表现出聚集诱导发光的性质，而传统的荧光染料在高浓度条件下则具有聚集诱导荧光猝灭的现象，因此有效克服了传统的荧光染料的缺陷。

技术领域

本发明涉及生物成像领域，具体涉及一种具有聚集诱导发光性质的近红外化合物及其制备方法和生物应用。本发明所述的主题材料主要涉及一种设计策略及其在开发具有强烈的近红外发射、优良的近红外三光子吸收、大的斯托克斯位移和卓越的三光子荧光生物成像能力的荧光染料中的应用。

背景技术

三光子荧光成像(3PFM)技术能够将染料激发波长转化为更长的近红外二区(NIR-II)波长，从而获得更高的成像深度和信噪比(SBR)。这是因为三光子荧光(3PF)是基于三光子激发的非线性光学过程，其中荧光团同时吸收三个低能量的光子继而发射一个高能量的光子。三光子激发波长位于NIR-II b(1500-1700nm)的3PFM成像有望穿透颅脑，聚焦到深层生物组织上，这对实验室研究和临床应用具有潜在的帮助。此外，3PFM成像与双光子荧光成像(2PFM)相比具有更高的光学切片能力和更好的空间分辨率。所有这些优点使3PFM成像技术成为观察体内大脑结构的有前景的成像工具。当然，在NIR-II b区激发下实现高质量的3PFM成像始终依赖于合适的高效荧光探针，缺乏具有大三光子吸收截面和高荧光效率的探针成为3PFM成像的主要限制。

近年来，各种具有聚集诱导发光(AIE)特性的有机发光体已经被设计和合成用于生物成像和治疗，它们在聚集状态下具有优异的亮度和光稳定性。然而，一些为3PFM生物成像而开发的AIE材料主要是基于四苯基乙烯(TPE)或苯基桥的骨架，由于它们的共轭长度较短，使得它们具有中等的三光子吸收活性。鉴于此，设计开发具有高亮度近红外发射和强三光子吸收性质的AIE材料对于生物医学影像及诊疗具有重要实用意义。

发明内容

在此发明中，合成了一种近红外发射、强近红外三光子吸收和大斯托克斯位移的AIE分子DCBT。并且将该分子应用于活体穿颅深层高分辨脑血管三光子荧光生物成像，为生物医学影像及诊疗提供一种新型探针。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种具有强三光子吸收性质的近红外聚集诱导荧光材料，具有下式所示的结构：

其中，R₁和R₂分别选自H、烷基、不饱和烷基、杂烷基、环烷基、杂环烷基、芳基、杂芳基、烷基-NCS、烷基-N₃和烷基-NH₂。

优选地，所述近红外化合物为DCBT。

本发明还提供一种具有强三光子吸收性质的近红外聚集诱导荧光材料的制备方法，包括以下步骤：

由化合物A和二苯胺衍生物反应得到化合物B；以及

化合物B与吸电子受体C通过Knoevenagel缩合反应生成目标化合物。

本发明还提供一种具有聚集诱导发光性质的近红外化合物在生物成像中的应用。

具体地，所述强三光子吸收的近红外聚集诱导荧光材料可以被制备成纳米颗粒用于活体穿颅深层高分辨三光子荧光成像，具有高亮度、高光稳定性和高对比度等优势。

优选地，所用的活体测试通过眼球后静脉注射AIE纳米材料，所用三光子荧光成像的光源为1550nm的飞秒激光器。

实施本发明可以达到以下有益效果：