一种新型荧光分子探针及其在ALIII检测领域的应用.pdf

摘要
申请专利号：	CN201210240478.2	申请日：	2012.07.12
公开号：	CN102766086A	公开日：	2012.11.07
当前法律状态：	撤回	有效性：	无权
法律详情：	发明专利申请公布后的视为撤回IPC(主分类):C07D 213/36申请公布日:20121107\|\|\|实质审查的生效IPC(主分类):C07D 213/36申请日:20120712\|\|\|公开
IPC分类号：	C07D213/36; G01N21/64	主分类号：	C07D213/36
申请人：	上海交通大学
发明人：	孟庆华; 刘恒; 程森; 任吉存; 向德成
地址：	200240 上海市闵行区东川路800号
优先权：
专利代理机构：	上海汉声知识产权代理有限公司 31236	代理人：	胡晶
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内容摘要

本发明公开了一种新型荧光分子探针，具有如下结构的通式：其中，R1为具有1至8个碳原子的烷基链；R2为连接在中间苯环2、3、5或6位的氢、磺酸基、磺酸根离子基或含3至15个碳原子的季铵基。本发明还公开了该新型荧光分子探针在Al(III)检测领域的应用。本发明的新型荧光分子探针对Al(III)具有较高的选择性和灵敏度。通过结合激光共聚焦扫描显微技术，还可获取该新型荧光分子探针在细胞内捕获Al(III)后的荧光成像。

权利要求书

1：一种新型荧光分子探针，其特征在于，具有如下结构的通式：其中， R1 为具有 1 至 8 个碳原子的烷基链； R2 为连接在中间苯环 2、 3、 5 或 6 位的氢、磺酸基、磺酸根离子基或含 3 至 15 个碳原子的季铵基。
2：一种如权利要求 1 所述的新型荧光分子探针在 Al(III) 检测领域的应用。
3：如权利要求 2 所述的新型荧光分子探针在 Al(III) 检测领域的应用，其特征在于，采用荧光法，荧光分子探针在溶液中对 Al(III) 进行选择性识别和测定。
4：如权利要求 3 所述的新型荧光分子探针在 Al(III) 检测领域的应用，其特征在于，所述溶液的溶剂选自水、甲醇、乙醇、乙二醇、乙二醇单甲醚、乙二醇单丁醚、甘油、四氢呋喃、乙腈、丙酮、 N， N- 二甲基甲酰胺、二甲基亚砜中的一种或几种。
5：如权利要求 3 所述的新型荧光分子探针在 Al(III) 检测领域的应用，其特征在于，所述荧光分子探针的检测使用浓度为 0.1μM-300mM。
6：如权利要求 3 所述的新型荧光分子探针在 Al(III) 检测领域的应用，其特征在于，所述 Al(II I) 的检测浓度为 0.1μM-300mM。
7：如权利要求 3 所述的新型荧光分子探针在 Al(III) 检测领域的应用，其特征在于，所述 Al(III) 的识别通过观察其荧光颜色变化来实现。

说明书

一种新型荧光分子探针及其在 Al(III) 检测领域的应用
    技术领域本发明涉及荧光分子探针技术领域，尤其涉及一种新型荧光分子探针及其在 Al(III) 检测领域的应用。
     背景技术在生命科学的研究中，金属离子占有重要的地位。实时在线检测生命体系内金属离子的浓度及其分布，探讨各种金属离子发挥的作用，将为生物学以及医学的研究提供必要的依据。铝是自然界丰度最大的金属，发展在生命体系内实现铝离子可视光谱分析的方法具有重要的意义。
     人们设计并合成了能将分子识别信息通过分子的荧光信号有效表达的荧光分子，在一定体系内，当物质或体系中某一物理或化学性质发生变化时该分子的荧光信号能发生相应的改变，即形成针对该物理或化学性质检测的荧光分子探针。荧光染料是具有高度共轭体系的有机化合物，可选择性吸收紫外或可见光并在其激发诱导下可发出特定波长的荧光，并有成熟的检测技术和灵敏的检测仪器。运用超分子的 “锁 - 匙” 选择性识别作用，在特定的结构区域内的非共价键和空间拓扑结构设计出探针的受体部分，可以与目标分子 ( 客体 ) 选择性地结合形成分子复合物，并通过超分子体系内的电荷传递影响探针的染料基团的荧光信号，实现在生理条件下高性能、高选择地识别目标分子的目的。
     尽管人体从食物中摄入的铝不是导致许多疾病的主要原因，但长期食用铝含量超标的食物会使铝在人体蓄积，其危害是显而易见的。因此有必要对食品中的铝含量进行定量研究。应用于微量铝定量的方法很多，主要有分光光度法、石磨炉原子吸收光谱法、质谱法和电感耦合等离子发射光谱法等。这些方法大多需要对样品进行破坏性消解，不适合活体细胞的在线监测。
     近年来，荧光分子探针法可有效地应用于测定环境与生命体系内的金属含量，如具有以下结构的蒽醌与大环组合形成的荧光分子探针，可用于溶液中 Al(III) 的光谱与电化学双模式检测 [Org.Lett.， 2010， 12(3) ： 560-563]，但其未用于激光共聚焦细胞荧光成像，并且上述蒽醌与大环组合形成的荧光分子探针由于合成步骤复杂，成本很高，不适合产业化推广，没有价格竞争力。
     发明内容为了克服现有技术的缺陷，本发明提供一种新型荧光分子探针，该探针由两部分功能性基团组成：苯环及两侧共轭羰基作为荧光基团，席夫碱和吡啶基共同形成对 Al(III) 具有高选择性的识别基团。此类荧光分子探针的合成步骤相对简单，成本低，适合产业化推广。
     本发明还提供该新型荧光分子探针在 Al(III) 检测领域的应用。
     本发明的技术方案如下：
     一种新型荧光分子探针，具有如下结构的通式：
     其中， R1 为具有 1 至 8 个碳原子的烷基链； R2 为连接在中间苯环 2、 3、 5 或 6 位的氢、磺酸基、磺酸根离子基或含 3 至 15 个碳原子的季铵基。
     本发明还公开了上述新型荧光分子探针在 Al(III) 检测领域的应用。
     较佳地，采用荧光法，荧光分子探针在溶液中对 Al(III) 进行选择性识别和测定。
     较佳地，所述溶液的溶剂选自水、甲醇、乙醇、乙二醇、乙二醇单甲醚、乙二醇单丁醚、甘油、四氢呋喃、乙腈、丙酮、 N， N- 二甲基甲酰胺、二甲基亚砜中的一种或几种。
     较佳地，所述荧光分子探针的检测使用浓度为 0.1μM-300mM。
     较佳地，所述 Al(III) 的检测浓度为 0.1μM-300mM。
     较佳地，所述 Al(III) 的识别通过观察其荧光颜色变化来实现。
     与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
     本发明的自由态荧光分子探针自身荧光很弱；当加入 Al(III) 后，基于螯合增强荧光机理 (chelation-enhanced fluorescence mechanism， CHEF)，该荧光分子探针与 Al(III) 生成强荧光配合物，因而该荧光分子探针对铝离子具有较高的选择性和灵敏度，通过结合激光共聚焦扫描显微技术，还可获取该新型荧光分子探针在细胞内捕获铝离子后的荧光成像。
     当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
     附图说明
     图 1 为本发明实施例 1 采集到的荧光图像；图 2 为本发明实施例 2 采集到的荧光图像。具体实施方式
     下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应该理解，这些实施例仅用于说明本发明，而不用于限定本发明的保护范围。在实际应用中本领域技术人员根据本发明做出的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
     实施例 1
     本实施例中荧光分子探针具有以下分子结构式：
     将该荧光分子探针以 1μM 的浓度及 5μM Al(III) 分散于二甲基亚砜 - 水 ( 体积比 1 ∶ 9) 中，与 HeLa 细胞共同孵育，采用 Olympus IX71 荧光显微镜观察 (400nm 激发 ) 并采集得到如图 1 所示的荧光图像。
     实施例 2
     本实施例中荧光分子探针具有以下分子结构式：
     将该荧光分子探针以 1μM 的浓度及 5μM Al(III) 分散于二甲基亚砜 - 水 ( 体积比 1 ∶ 9) 中，与 HeLa 细胞共同孵育，采用 Olympus IX71 荧光显微镜观察 (400nm 激发 ) 并采集得到如图 2 所示的荧光图像。
     实施例 3
     本实施例中荧光分子探针具有以下分子结构式：
     将该荧光分子探针以 1μM 的浓度及 5μM Al(III) 分散于二甲基亚砜 - 水 ( 体积比 1 ∶ 9) 中，对 Al(III) 进行选择性识别和测定， Al(III) 的识别通过观察其荧光颜色变化来实现。
     实施例 4
     本实施例中荧光分子探针具有以下分子结构式：
     采用荧光法，将该荧光分子探针以 1μM 的浓度及 0.1μM Al(III) 分散于 N， N- 二甲基甲酰胺 - 乙腈 ( 体积比 4 ∶ 6) 中，对 Al(III) 进行选择性识别和测定， Al(III) 的识别通过观察其荧光颜色变化来实现。
     对比例
     本对比例中的荧光分子探针具有以下分子结构式：
     将该荧光分子探针以 1μM 的浓度及 5μM Al(II I) 分散于二甲基亚砜 - 水 ( 体积比 1 ∶ 9) 中，与 HeLa 细胞共同孵育，采用 Olympus IX71 荧光显微镜观察 (400nm 激发 )，未能采集得到有效的荧光图像。
     实施例 5
     本实施例中荧光分子探针具有以下分子结构式：
     将该荧光分子探针以 0.1μM 的浓度及 0.5μM Al(III) 分散于二甲基亚砜 - 水 ( 体积比 1 ∶ 9) 中，对 Al(III) 进行选择性识别和测定， Al(III) 的识别通过观察其荧光颜色变化来实现。
     实施例 6
     本实施例中荧光分子探针具有以下分子结构式：
     采用荧光法，将该荧光分子探针以 300mM 的浓度及 300mM Al(III) 分散于 N， N- 二甲基甲酰胺 - 乙腈 ( 体积比 4 ∶ 6) 中，对 Al(III) 进行选择性识别和测定， Al(III) 的识别通过观察其荧光颜色变化来实现。
     以上公开的仅为本申请的几个具体实施例，但本申请并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化，都应落在本申请的保护范围内。

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1、(10)申请公布号 CN 102766086 A(43)申请公布日 2012.11.07CN102766086A*CN102766086A*(21)申请号 201210240478.2(22)申请日 2012.07.12C07D 213/36(2006.01)G01N 21/64(2006.01)(71)申请人上海交通大学地址 200240 上海市闵行区东川路800号(72)发明人孟庆华刘恒程森任吉存向德成(74)专利代理机构上海汉声知识产权代理有限公司 31236代理人胡晶(54) 发明名称一种新型荧光分子探针及其在Al(III)检测领域的应用(57) 摘要本发明公开了一种新型荧光分子。

2、探针，具有如下结构的通式：其中，R1为具有1至8个碳原子的烷基链；R2为连接在中间苯环2、3、5或6位的氢、磺酸基、磺酸根离子基或含3至15个碳原子的季铵基。本发明还公开了该新型荧光分子探针在Al(III)检测领域的应用。本发明的新型荧光分子探针对Al(III)具有较高的选择性和灵敏度。通过结合激光共聚焦扫描显微技术，还可获取该新型荧光分子探针在细胞内捕获Al(III)后的荧光成像。(51)Int.Cl.权利要求书1页说明书5页附图1页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书 1 页说明书 5 页附图 1 页1/1页21.一种新型荧光分子探针，其特征在于，具有。

3、如下结构的通式：其中，R1为具有1至8个碳原子的烷基链；R2为连接在中间苯环2、3、5或6位的氢、磺酸基、磺酸根离子基或含3至15个碳原子的季铵基。2.一种如权利要求1所述的新型荧光分子探针在Al(III)检测领域的应用。3.如权利要求2所述的新型荧光分子探针在Al(III)检测领域的应用，其特征在于，采用荧光法，荧光分子探针在溶液中对Al(III)进行选择性识别和测定。4.如权利要求3所述的新型荧光分子探针在Al(III)检测领域的应用，其特征在于，所述溶液的溶剂选自水、甲醇、乙醇、乙二醇、乙二醇单甲醚、乙二醇单丁醚、甘油、四氢呋喃、乙腈、丙酮、N，N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜中的一种或几种。

4、。5.如权利要求3所述的新型荧光分子探针在Al(III)检测领域的应用，其特征在于，所述荧光分子探针的检测使用浓度为0.1M-300mM。6.如权利要求3所述的新型荧光分子探针在Al(III)检测领域的应用，其特征在于，所述Al(II I)的检测浓度为0.1M-300mM。7.如权利要求3所述的新型荧光分子探针在Al(III)检测领域的应用，其特征在于，所述Al(III)的识别通过观察其荧光颜色变化来实现。权利要求书CN 102766086 A1/5页3一种新型荧光分子探针及其在 Al(III) 检测领域的应用技术领域0001 本发明涉及荧光分子探针技术领域，尤其涉及一种新型荧光分子探。

5、针及其在Al(III)检测领域的应用。背景技术0002 在生命科学的研究中，金属离子占有重要的地位。实时在线检测生命体系内金属离子的浓度及其分布，探讨各种金属离子发挥的作用，将为生物学以及医学的研究提供必要的依据。铝是自然界丰度最大的金属，发展在生命体系内实现铝离子可视光谱分析的方法具有重要的意义。0003 人们设计并合成了能将分子识别信息通过分子的荧光信号有效表达的荧光分子，在一定体系内，当物质或体系中某一物理或化学性质发生变化时该分子的荧光信号能发生相应的改变，即形成针对该物理或化学性质检测的荧光分子探针。荧光染料是具有高度共轭体系的有机化合物，可选择性吸收紫外或可见光并在其激发诱导下可发。

6、出特定波长的荧光，并有成熟的检测技术和灵敏的检测仪器。运用超分子的“锁-匙”选择性识别作用，在特定的结构区域内的非共价键和空间拓扑结构设计出探针的受体部分，可以与目标分子(客体)选择性地结合形成分子复合物，并通过超分子体系内的电荷传递影响探针的染料基团的荧光信号，实现在生理条件下高性能、高选择地识别目标分子的目的。0004 尽管人体从食物中摄入的铝不是导致许多疾病的主要原因，但长期食用铝含量超标的食物会使铝在人体蓄积，其危害是显而易见的。因此有必要对食品中的铝含量进行定量研究。应用于微量铝定量的方法很多，主要有分光光度法、石磨炉原子吸收光谱法、质谱法和电感耦合等离子发射光谱法等。这些方法大多需。

7、要对样品进行破坏性消解，不适合活体细胞的在线监测。0005 近年来，荧光分子探针法可有效地应用于测定环境与生命体系内的金属含量，如具有以下结构的蒽醌与大环组合形成的荧光分子探针，可用于溶液中Al(III)的光谱与电化学双模式检测Org.Lett.，2010，12(3)：560-563，但其未用于激光共聚焦细胞荧光成像，并且上述蒽醌与大环组合形成的荧光分子探针由于合成步骤复杂，成本很高，不适合产业化推广，没有价格竞争力。0006 说明书CN 102766086 A2/5页4发明内容0007 为了克服现有技术的缺陷，本发明提供一种新型荧光分子探针，该探针由两部分功能性基团组成：苯环及两侧共轭羰。

8、基作为荧光基团，席夫碱和吡啶基共同形成对Al(III)具有高选择性的识别基团。此类荧光分子探针的合成步骤相对简单，成本低，适合产业化推广。0008 本发明还提供该新型荧光分子探针在Al(III)检测领域的应用。0009 本发明的技术方案如下：0010 一种新型荧光分子探针，具有如下结构的通式：0011 0012 其中，R1为具有1至8个碳原子的烷基链；R2为连接在中间苯环2、3、5或6位的氢、磺酸基、磺酸根离子基或含3至15个碳原子的季铵基。0013 本发明还公开了上述新型荧光分子探针在Al(III)检测领域的应用。0014 较佳地，采用荧光法，荧光分子探针在溶液中对Al(III)进行选择性识。

9、别和测定。0015 较佳地，所述溶液的溶剂选自水、甲醇、乙醇、乙二醇、乙二醇单甲醚、乙二醇单丁醚、甘油、四氢呋喃、乙腈、丙酮、N，N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜中的一种或几种。0016 较佳地，所述荧光分子探针的检测使用浓度为0.1M-300mM。0017 较佳地，所述Al(III)的检测浓度为0.1M-300mM。0018 较佳地，所述Al(III)的识别通过观察其荧光颜色变化来实现。0019 与现有技术相比，本发明的有益效果如下：0020 本发明的自由态荧光分子探针自身荧光很弱；当加入Al(III)后，基于螯合增强荧光机理(chelation-enhanced fluorescence me。

10、chanism，CHEF)，该荧光分子探针与Al(III)生成强荧光配合物，因而该荧光分子探针对铝离子具有较高的选择性和灵敏度，通过结合激光共聚焦扫描显微技术，还可获取该新型荧光分子探针在细胞内捕获铝离子后的荧光成像。0021 当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。附图说明0022 图1为本发明实施例1采集到的荧光图像；0023 图2为本发明实施例2采集到的荧光图像。说明书CN 102766086 A3/5页5具体实施方式0024 下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应该理解，这些实施例仅用于说明本发明，而不用于限定本发明的保护范围。在实际应用中本领域技术人员。

11、根据本发明做出的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。0025 实施例10026 本实施例中荧光分子探针具有以下分子结构式：0027 0028 将该荧光分子探针以1M的浓度及5M Al(III)分散于二甲基亚砜-水(体积比19)中，与HeLa细胞共同孵育，采用Olympus IX71荧光显微镜观察(400nm激发)并采集得到如图1所示的荧光图像。0029 实施例20030 本实施例中荧光分子探针具有以下分子结构式：0031 0032 将该荧光分子探针以1M的浓度及5M Al(III)分散于二甲基亚砜-水(体积比19)中，与HeLa细胞共同孵育，采用Olympus IX71荧光显微镜观察(400n。

12、m激发)并采集得到如图2所示的荧光图像。0033 实施例30034 本实施例中荧光分子探针具有以下分子结构式：0035 说明书CN 102766086 A4/5页60036 将该荧光分子探针以1M的浓度及5M Al(III)分散于二甲基亚砜-水(体积比19)中，对Al(III)进行选择性识别和测定，Al(III)的识别通过观察其荧光颜色变化来实现。0037 实施例40038 本实施例中荧光分子探针具有以下分子结构式：0039 0040 采用荧光法，将该荧光分子探针以1M的浓度及0.1M Al(III)分散于N，N-二甲基甲酰胺-乙腈(体积比46)中，对Al(III)进行选择性识别和测定，A。

13、l(III)的识别通过观察其荧光颜色变化来实现。0041 对比例0042 本对比例中的荧光分子探针具有以下分子结构式：0043 0044 将该荧光分子探针以1M的浓度及5M Al(II I)分散于二甲基亚砜-水(体积比19)中，与HeLa细胞共同孵育，采用Olympus IX71荧光显微镜观察(400nm激发)，未能采集得到有效的荧光图像。0045 实施例50046 本实施例中荧光分子探针具有以下分子结构式：0047 说明书CN 102766086 A5/5页70048 将该荧光分子探针以0.1M的浓度及0.5M Al(III)分散于二甲基亚砜-水(体积比19)中，对Al(III)进行选择。

14、性识别和测定，Al(III)的识别通过观察其荧光颜色变化来实现。0049 实施例60050 本实施例中荧光分子探针具有以下分子结构式：0051 0052 采用荧光法，将该荧光分子探针以300mM的浓度及300mM Al(III)分散于N，N-二甲基甲酰胺-乙腈(体积比46)中，对Al(III)进行选择性识别和测定，Al(III)的识别通过观察其荧光颜色变化来实现。0053 以上公开的仅为本申请的几个具体实施例，但本申请并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化，都应落在本申请的保护范围内。说明书CN 102766086 A1/1页8图1图2说明书附图CN 102766086 A。

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