CN104449677B - 一种用于识别氟离子的特异性荧光探针及其应用 - Google Patents

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Abstract

一种用于识别氟离子的特异性荧光探针及其应用，其属于精细化工领域。这种荧光探针为2‑(2‑羟基苯基)苯并噻唑衍生物。按照比例将2‑(2‑羟基苯基)苯并噻唑与三乙胺溶于四氢呋喃中，冰浴下缓慢滴入酰氯，最后采用硅胶色谱法进行纯化，得荧光探针。该荧光探针及相应氟离子含量检测过程均不会受生物体系基质及杂质的干扰，可用于各种生物体系中氟离子含量的定量测定。这种荧光探针具有高特异性，可以在氟离子作用下特异性实现硅氧键断裂；廉价易得，可经化学合成获得，合成工艺简单易行；灵敏度高，适合对细胞中氟离子含量进行检测，通过绘制标准曲线进行氟离子定量测定。

Description

一种用于识别氟离子的特异性荧光探针及其应用
技术领域
本发明属于精细化工领域，涉及一种用于识别氟离子的特异性荧光探针及其应用。
背景技术
氟是人体必需的微量元素之一，在一些国家，氟被加入到饮水和牙膏中，以预防龋齿。但是，对于能够起到防龋效果的氟离子浓度仍无定论。我国生活饮用水卫生标准GB5749-2006规定饮用水中氟化物小于等于1.0mg/L，可以起到防龋作用；美国ADA组织认为，在瓶装水中的有效氟含量应为0.6～1.2mg/L。然而，氟摄入量过多可导致急性和慢性疾病，其中，急性疾病包括胃肠和肾脏功能紊乱等，慢性疾病包括氟斑牙，氟骨症和肾结石等。最近，一些研究表明，氟离子的过量摄入与癌症的发生有一定的关联。人体对氟离子极为敏感，而导致人体中毒的氟离子浓度和氟离子的安全适用范围上限又极为接近，由于含氟用品在我们身边十分常见，包括各种食品、水、牙膏及茶叶等。因此，对环境中的氟含量的准确测定是十分必要的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种识别氟离子的特异性荧光探针，该探针本身具有蓝色的荧光，与氟离子反应后产物荧光强度发生变化。
本发明的技术方案为：一种用于识别氟离子的特异性荧光探针，所述荧光探针为2-(2-羟基苯基)苯并噻唑衍生物，其结构通式如下：
所述荧光探针的制备方法包括如下步骤：
(1)按照2-(2-羟基苯基)苯并噻唑：三乙胺摩尔比为1:1～2的比例加入到反应瓶中，加入四氢呋喃，冰浴下缓慢滴入酰氯，控制反应温度在0℃，搅拌8-12h；
(2)将上述反应液经过减压除去溶剂，残留的固体采用硅胶色谱法进行纯化，采用乙酸乙酯：正己烷体积比为1:3进行洗脱，得荧光探针。
所述荧光探针应用于生物样本中氟离子含量的定量评价。该探针作为氟离子的特异性探针，发生水解反应，通过定量检测荧光强度的变化来测定细胞中氟离子的含量。具体测定方法为：
体系中以2-(2-羟基苯基)苯并噻唑衍生物作为特异性探针；探针浓度选择1-10μM；在乙腈中，反应温度为20℃至60℃之间，优选25℃为最优反应时间；反应时间为5～120分钟；测定底物荧光强度变化作为氟离子含量的评价指标。
荧光检测条件为：激发波长为300nm，发射波长为370nm。
本发明的有益效果为：荧光探针为2-(2-羟基苯基)苯并噻唑衍生物；按照比例将2-(2-羟基苯基)苯并噻唑与三乙胺溶于四氢呋喃中，冰浴下缓慢滴入酰氯，最后采用硅胶色谱法进行纯化，得荧光探针。该荧光探针及相应氟离子含量检测过程均不受生物体系基质及杂质的干扰，可用于各种生物体系中氟离子含量的定量测定。这种荧光探针具有高特异性，可以在氟离子作用下特异性实现硅氧键断裂；廉价易得，可经化学合成获得，合成工艺简单易行；灵敏度高，适合对细胞中氟离子含量进行检测，通过绘制标准曲线进行氟离子定量测定。
本发明提供了一类2-(2-羟基苯基)苯并噻唑衍生物用于特异性识别氟离子的探针，其与氟离子反应后荧光强度发生变化。该反应具有高选择性、高灵敏度、反应迅速的特点。
附图说明
图1 2-(2-三异丙基硅氧基苯基)苯并噻唑为探针与不同物质反应后荧光变化结果；
图2 2-(2-三异丙基硅氧基苯基)苯并噻唑为探针与不同浓度氟离子反应后荧光强度变化曲线；
图3 2-(2-三异丙基硅氧基苯基)苯并噻唑为探针与氟离子反应荧光强度变化与时间的关系；
图4 2-(2-三异丙基硅氧基苯基)苯并噻唑化学合成途径；
图5 2-(2-三异丙基硅氧基苯基)苯并噻唑探针细胞成像图片；
图6 2-(2-羟基苯基)苯并噻唑衍生物结构通式。
具体实施方式
下面的实施例将对本发明予以进一步的说明，但并不因此而限制本实施例。
实施例1 2-(2-三异丙基硅氧基苯基)苯并噻唑的化学合成
(1)将0.5mmol的2-(2-羟基苯基)苯并噻唑和0.625mmol三乙胺，溶于10mL四氢呋喃中，在冰浴条件下滴加含有0.6mmol乙酰氯的5mL四氢呋喃，搅拌8h；
(2)将反应液减压蒸馏，得到白色固体残留物；
(3)固体采用硅胶色谱法进行纯化，采用乙酸乙酯-正己烷(1:3v/v)进行洗脱，得116mg白色固体粉末。1H NMR(400MHz,CDCl3)δ8.39–8.27(m,1H)，8.00(d,J＝8.1Hz,1H)，7.79(t,J＝10.4Hz,1H)，7.35(t,J＝7.6Hz,1H)，7.21(dt,J＝9.2,4.5Hz,2H)，6.96(t,J＝7.5Hz,1H)，6.87(d,J＝8.2Hz,1H)，1.40(td,J＝15.0,7.5Hz,3H)，1.10–1.00(m,18H)。
实施例2 2-(2-三异丙基硅氧基苯基)苯并噻唑对于不同物质的选择性
(1)预先准备99μL代谢反应体系，包括乙腈、氟离子(100μM)、氯离子(100μM)、溴离子(100μM)、碘离子(100μM)、硝酸根离子(100μM)、硫酸根离子(100μM)、碳酸根离子(100μM)；
(2)向反应体系中加入1μL终浓度为10μM 2-(2-三异丙基硅氧基苯基)苯并噻唑起始反应；
(3)60min后，进行荧光检测，计算各体系中荧光强度(见图1)。
实施例3 2-(2-三异丙基硅氧基苯基)苯并噻唑与氟离子浓度关系
(1)预先准备99μL代谢反应体系，包括乙腈、氟离子(0-20μM)，于25℃条件下反应30分钟；
(2)向反应体系中加入1μL终浓度为10μM 2-(2-三异丙基硅氧基苯基)苯并噻唑起始反应；
(3)60min后，进行荧光检测，计算各体系中荧光强度。(见图2)；
实施例4 2-(2-三异丙基硅氧基苯基)苯并噻唑为探针与氟离子反应荧光强度变化与时间的关系
(1)预先准备99μL代谢反应体系，包括乙腈、氟离子(100μM)，于25℃条件下反应30分钟；
(2向反应体系中加入1μL终浓度为10μM 2-(2-三异丙基硅氧基苯基)苯并噻唑起始反应；
(3)60min后，进行荧光检测，计算各体系中荧光强度，建立荧光强度与氟离子反应时间线性关系曲线(见图3)；
实施例5 定量测定人肺腺癌A549细胞中氟离子含量
(1)人肺腺癌A549细胞系培养于盖玻片上，采用的培养基是DMEM培养基(含10％小牛血清)以及100μg/mL的双抗，培养环境为25℃的5％二氧化碳培养箱中。
(2)使用之前，贴壁细胞采用不含血清的DMEM培养基冲洗3次，加入终浓度为10μM的2-(2-三异丙基硅氧基苯基)苯并噻唑，于25℃温孵40分钟。
(3)之后，采用PBS缓冲液冲洗3次。在荧光显微镜下观察细胞，通过荧光分布位置与强度来显示细胞中含量。激发波长为300nm。见图5。

Claims (1)

1.一种用于识别氟离子的特异性荧光探针，其特征在于：所述荧光探针为2-(2-羟基苯基)苯并噻唑衍生物，其结构式如下：
。
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