一種姜黃素衍生物熒光分子探針及其應用
【技術領域】
[0001] 本發明涉及熒光分子探針技術領域，尤其涉及一種姜黃素衍生物熒光分子探針及 其應用。
【背景技術】
[0002] pH值是日常生產生活中常用的一種檢測數據。目前有許多檢測pH的方法，傳統方 法如pH試紙、pH指示劑、pH計等。而以上這些傳統方法在生物醫藥，特別是細胞內、細胞微 環境中很難運用。熒光光譜法是一種基于光學信號建立的檢測方法，具有高靈敏性、高選擇 性、快速可目視性以及可逆向進行等優點。pH敏感熒光探針在這片領域獨樹一幟、廣泛使 用。pH敏感熒光探針具有靈敏度高、可以實現活細胞內pH動態成像或區域成像等優點。
[0003] 烯酮結構是一些具有藥物活性的天然化合物中常出現的結構單元，典型如姜黃素 等，具有一定的生理安全性，該結構在分子探針設計中有所涉及，由于分子內電子或電荷可 通過鍵橋進行轉移，屬于典型的熒光團結構。但姜黃素分子作為分子探針使用時有兩個缺 點，一是酮式與烯醇式之間的互變異構（下式），可使分子的熒光光譜性能發生改變，甚至 熒光淬滅；二是烯醇結構極易與金屬產生螯合，則應用環境中的金屬離子存在也會影響其 熒光性能。
[0004]


【發明內容】

[0005] 本發明就是為了解決上述現有技術存在的問題而提供一種新型姜黃素衍生物熒 光分子探針。
[0006] 本發明的另一目的是提供該新型熒光分子探針在pH響應熒光檢測領域的應用。
[0007] 本發明的目的通過以下技術方案來實現：
[0008] -種新型姜黃素衍生物熒光分子探針，具有如下結構的通式：
[0009]
[0010] 其中，R可以是氫、氟、氯、溴、碘、甲氧基、乙氧基、硝基或具有1至3個碳原子的烷 基鏈。
[0011] 該熒光分子探針的制備反應如下式所示，按經典的醛酮縮合反應條件進行。
[0012]
[0013] 該化合物在酸性-中性和堿性條件下分別對應著一種互變結構狀態：
[0014]
[0015] 如上式所示，該熒光分子探針在pH為酸性-中性條件下分子形成大JT共輒結 構，產生熒光增強效應，而在pH堿性條件下，中位羰基變為氧負離子，具有很強的給電子 能力，發生分子內電荷轉移（ICT)效應，導致熒光淬滅。
[0016] 較佳地，所述熒光分子探針的熒光響應區域為pH為酸性-中性條件，pH范圍為 2-8 〇
[0017] 較佳地，所述熒光分子探針的熒光增強效應，其熒光增強倍數為10-300。
[0018] 本發明還包括該新型熒光分子探針在pH響應熒光檢測領域的應用。采用熒光法， 熒光分子探針在溶液中對pH值有熒光強度響應。
[0019] 較佳地，所述熒光分子探針的應用溶液的溶劑選自水、甲醇、乙醇、乙腈、丙酮、 N，N-二甲基甲酰胺、二甲基亞砜中的一種或幾種。
[0020] 較佳地，所述熒光分子探針的在應用溶液中的檢測使用濃度為1yM_300mM。
[0021] 較佳地，所述pH響應熒光的識別通過檢測其熒光信號變化來實現。
[0022] 與現有姜黃素衍生物熒光分子探針技術相比，本發明具有以下有益效果：該探針 分子結構中部只保留了一個羰基，較原先的二羰基結構大大減少了酮式與烯醇式之間 的互變異構，也大大減少了與金屬的螯合反應，使其熒光性能減少了非預見的不穩定性，熒 光增強倍數成倍數提高。
[0023] 通過結合激光共聚焦掃描顯微技術，還可獲取該新型熒光分子探針在生命體系不 同區域的熒光成像。
【附圖說明】
[0024] 圖1為本發明實施例1采集到的典型pH-熒光響應譜圖。
【具體實施方式】
[0025] 下面結合附圖和具體實施例詳細描述本發明。
[0026] 實施例1
[0027] 本實施例的一種新型姜黃素衍生物熒光分子探針，具有以下分子結構式:
[0028]
[0029] 上述熒光分子探針的制備方法如下：
[0030] 取4-羥基苯甲醛1. 12g(0.Olmol)和環己酮0? 49g(0. 005mol)加入到含有5%硫 酸的四氫呋喃溶液的反應器中，室溫反應20h。反應結束后，硅膠柱層析（乙酸乙酯/石油 醚梯度淋洗），得到棕黃色油狀物目標探針：2, 6-雙（4-羥基苯亞甲基）環己酮。此處R= H〇
[0031] 本實施例的目標探針2, 6-雙（4-羥基苯亞甲基）環己酮的結構確認數據如下： MS: 307. 12(M+H).
[0032] 采用熒光法在溶液中對上述制備得到的探針的pH響應熒光性能進行測定：將該 熒光分子探針以20yM的濃度分散于二甲基亞砜-水（體積比1 :9)中，分別以385nm光激 發，對520nm處的熒光峰進行采集得到如圖1所示的pH-熒光響應譜，其強熒光區域為pH 2.0-7. 5,熒光增強倍數為135。
[0033] 實施例2
[0034] 本實施例中熒光分子探針具有以下分子結構式：
[0035]
[0036] 本實施例的熒光分子探針的制備方法與實施例1類似，可參照實施例1及發明內 容部分的制備反應進行制備。
[0037] 本實施例的目標探針的結構確認數據如下：MS: 375. 05 (M+H).
[0038] 采用熒光法在溶液中對本實施例制備的探針的pH響應熒光性能進行測定：將該 熒光分子探針以30yM的濃度分散于二甲基亞砜-水（體積比1 :9)中，分別以385nm光激 發，對520nm處的熒光峰進行采集，根據實驗數據結果確定：本實施例的探針的強熒光區域 為pH2. 0-7. 1，熒光增強倍數為75。
[0039] 實施例3
[0040] 本實施例中熒光分子探針具有以下分子結構式：
[0041]
[0042] 本實施例的熒光分子探針的制備方法與實施例1類似，可參照實施例1及發明內 容部分的制備反應進行制備。
[0043] 本實施例的目標探針的結構確認數據如下：MS: 367. 15 (M+H).
[0044] 采用熒光法在溶液中對本實施例的探針的pH響應熒光性能進行測定：將該熒光 分子探針以30yM的濃度分散于乙醇中，分別以395nm光激發，對530nm處的熒光峰進行采 集，根據實驗數據結果確定：本實施例的探針的強熒光區域為pH2. 0-7. 9,熒光增強倍數 為93。
[0045] 實施例4
[0046] 本實施例中熒光分子探針具有以下分子結構式：
[0047]
[0048] 本實施例的熒光分子探針的制備方法與實施例1類似，可參照實施例1及發明內 容部分的制備反應進行制備。
[0049] 本實施例的目標探針的結構確認數據如下：MS: 335. 16 (M+H).
[0050] 采用熒光法在溶液中對本實施例的探針的pH響應熒光性能進行測定：將該熒光 分子探針以20iiM的濃度分散于二甲基亞砜中，分別以410nm光激發，對532nm處的熒光 峰進行pH-熒光響應譜測量，根據實驗數據結果確定：本實施例的探針的強熒光區域為pH 2. 8-7. 8,熒光增強倍數為88。
[0051] 對比例
[0052] 本對比例中的探針為姜黃素。其結構式如下：
[0053]
[0054] 采用熒光法在溶液中對該對比例的探針的pH響應熒光性能進行測定：將該熒光 分子探針以30iiM的濃度分散于二甲基亞砜-水（體積比1 :9)中，溶液中含有30iiM的氯 化鋅，分別以385nm光激發，對520nm處的熒光峰進行采集pH-熒光響應譜，實驗結果發現 該分子探針在pH2-10區域內熒光增強倍數為12,因此不具有實用性pH響應價值。
[0055] 并且，發明人經多次實驗驗證，確定本發明所提供的姜黃素衍生物熒光分子探針 的熒光增強效應，其熒光增強倍數為10-300。
[0056] 在本發明及上述實施例的教導下，本領域技術人員很容易預見到，本發明所列舉 或例舉的各原料或其等同替換物、各加工方法或其等同替換物都能實現本發明，以及各原 料和加工方法的參數上下限取值、區間值都能實現本發明，在此不一一列舉實施例。
[0057] 以上公開的僅為本申請的幾個具體實施例，但本申請并非局限于此，任何本領域 的技術人員能思之的變化，都應落在本申請的保護范圍內。
【主權項】
1. 一種姜黃素衍生物熒光分子探針，其特征在于，具有如下結構的通式：其中，R可以是氫、氟、氯、溴、碘、甲氧基、乙氧基、硝基或具有1至3個碳原子的烷基鏈。2. 如權利要求1所述的姜黃素衍生物熒光分子探針，其特征在于，所述熒光分子探針 消除了分子內氫鍵的影響。3. 如權利要求1所述的姜黃素衍生物熒光分子探針，其特征在于，所述熒光分子探針 避免了使用溶液環境中金屬螯合效應的影響。4. 如權利要求1所述的姜黃素衍生物熒光分子探針，其特征在于，所述姜黃素衍生物 熒光分子探針的熒光響應區域為pH為酸性-中性條件，pH值范圍為2-8。5. 如權利要求1所述的姜黃素衍生物熒光分子探針，其特征在于，所述姜黃素衍生物 熒光分子探針的熒光增強效應，其熒光增強倍數為10-300。6. 權利要求1-5中任一項所述的姜黃素衍生物熒光分子探針在pH響應熒光檢測領域 的應用。7. 如權利要求6所述的姜黃素衍生物熒光分子探針在pH響應熒光檢測領域的應用，其 特征在于，采用熒光法，所述熒光分子探針在溶液中對pH值有熒光強度響應。8. 如權利要求7所述的姜黃素衍生物熒光分子探針在pH響應熒光檢測領域的應用，其 特征在于，所述溶液的溶劑選自水、甲醇、乙醇、乙腈、丙酮、N，N-二甲基甲酰胺、二甲基亞砜 中的一種或幾種。9. 如權利要求6或7所述的姜黃素衍生物熒光分子探針在pH響應熒光檢測領域的應 用，其特征在于，所述熒光分子探針的檢測使用濃度為1yM-300mM。
【專利摘要】本發明公開了一種新型姜黃素衍生物熒光分子探針，具有如下結構的通式：其中，R可以是氫、氟、氯、溴、碘、甲氧基、乙氧基、硝基或具有1至3個碳原子的烷基鏈。本發明還公開了該新型熒光分子探針在pH響應熒光檢測領域的應用，其熒光響應區域為pH為酸性-中性條件，pH值范圍為2-8。與現有的傳統姜黃素分子探針相比，本發明的熒光分子探針消除了分子內氫鍵和金屬螯合效應的影響，熒光增強倍數成倍數提高。
【IPC分類】G01N21/64, C07C49/747, C07C49/753, C09K11/06
【公開號】CN105112047
【申請號】CN201510514202
【發明人】孟慶華, 向德成
【申請人】上海交通大學
【公開日】2015年12月2日
【申請日】2015年8月20日