CN106833615A - 一种荧光探针nacl及其制备和应用 - Google Patents

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Abstract

一种荧光探针NACL及其制备和应用。本发明提供了一种可用于检测血液中血清白蛋白(Human Serum Albumin,简称HSA)的比率型荧光探针。主要合成方法为在1，8-萘酰亚胺的4位引入环化氨基甲酸酯的结构，生成结构为的化合物；在HSA作用下，生成

Description

一种荧光探针NACL及其制备和应用
技术领域
本发明涉及荧光探针领域，具体涉及一种可用于选择性，比率型检测人血清白蛋白的荧光探针。4-氨基-1，8-萘酐的一种包含氨基甲酸內酯的结构，在与人血清白蛋白作用后，出现荧光波长的红移以及强度变化。并且该过程不受到其它酯酶的影响。因此能够比率型地定量人血清白蛋白的含量。
背景技术
人血清白蛋白(human serum albumin，简称HSA)是人血浆中最丰富的蛋白质，占到了血浆蛋白质的50％左右。在体液中人血清白蛋白可以运输脂肪酸、胆红素、氨基酸、类固醇激素、金属离子和许多药物分子等：同时维持血液正常的渗透压。HSA作为一种下调急性期蛋白，在炎症状态下处于低水平。HSA也是人体血浆中重要的酯酶，可以水解碳酸酯，磷酸酯以及酰胺等。HSA对底物的偏好，以及与其它酯酶的相同与异同都是研究的热点，可能对与疾病通路的研究有指导意义。另外有研究表明HSA的酯酶活性要比其它物种SA的高很多，虽然HSA/SA的三维晶体结构并无多大差异。
荧光探针是有效检测生命体酶类的重要手段之一，相比吸光度法具有检测灵敏的优势。一个具有应用前景的荧光探针应具有作用前后荧光变化明显、对目标分子响应快、选择性好、合成简单等优点。目前应用于检测HSA的方法主要是溴甲酚绿检测法，主要基于白蛋白在酸性PH下带正电荷的特性。另外基于白蛋白的酯酶活性，p-nitrophenyl acetate(PNPA)检测方法也比较普遍。但是如上两种方法,如溴甲酚绿法，它必须在30s内完成检测，否则受其他蛋白影响很大。PNPA法，它能被多种酶代谢，因此面临着选择性的问题。检测HSA的荧光探针目前也都是基于白蛋白结合机制的，很难达到准确定量血浆HSA的目标。因此开发定量检测HSA的探针具有重大意义。
发明内容
本发明就是针对上述问题，提供了一种可用于选择性检测细胞内HSA的荧光探针，此探针可以在生理条件下选择性地与HSA作用，作用后荧光显著增强。
本发明采用如下技术方案：采用4-氨基-1，8-萘酐作为荧光母体，引入了一种氨基甲酸內酯的结构。该结构在与人血清白蛋白作用后，反应物的荧光降低，产物的荧光升高，并且不受其它酯酶的影响。因此能够比率型地定量人血清白蛋白的含量。
所述荧光探针的结构式Ⅰ如下。
结构式Ⅰ
所述的荧光探针的制备方法为：以4-氨基-1，8-萘酐作为荧光母体，引入了一种氨基甲酸內酯的结构；具体制备步骤如下，
1)在20ml乙醇中，加入4-氨基-1，8-萘酐(cas：81-86-7)0.775g与1-丁胺(cas：109-73-9)353uL，78度回流4小时。反应完后旋干溶剂，得到产物1(0.97g，产率100％)。
2)在20ml的二氧六环中，加入0.5g(1.86mmol)产物1,和氯甲酸氯乙酯232uL(1.86mmol)，加入三乙胺(774uL，5.58mmol)作为缚酸剂。反应混合液加热到100℃，反应两小时。TLC跟踪反应进程，到原料黄点(365nm激发下)全部转化为产物蓝点(365nm激发下)则停止反应。反应后旋干，简单柱层析(CH2Cl2)分离。得到产物2(0.55g,79％yield).
3)在5ml甲醇里，加入四甲基胍65uL，加入0.1g(0.26mmol)产物2,常温搅拌15min后，旋干，简单柱层析(CH2Cl2)分离。得到产物3(0.09g，产率95％)。
所述的荧光探针的制备方法，其特征在于：步骤4)中所述反应溶剂为二氧六环，反应温度为100℃，缚酸剂三乙胺使用量为3N；步骤5)中缚酸剂四甲基胍的使用量为2N,反应温度为常温。
所述的制备方法，其特征在于：所述步骤1-5)中，所用的实验条件均为氮气保护；所述的步骤1)—5)中搅拌的方式为磁力搅拌。
所述的荧光探针可以用于人血清白蛋白(human serum albumin,简称HSA)的定性或定量检测。所述的荧光探针应用于检测HSA时，其是生成具有结构II的化合物，从而导致荧光变化，结构2的名称为4-乙醇胺基-1,8-萘酐。
结构II
所述的荧光探针在定量检测HSA中，与HSA作用后，512nm/460nm荧光强度正比于HSA的酯酶活性。
所述的荧光探针可用于血浆中HSA的定量检测。
本发明的有益效果：该化合物在HSA存在下出现荧光波长的红移以及强度改变，可用于高选择性、高灵敏性地检测HSA。尤其是，该化合物可用于中的HSA检测，这对于深入研究HSA在生物体内生理和病理过程的动力学机理具有重要意义。
附图说明
图1实施例1中提供的荧光探针NACL的合成路线图；
图2本发明提供的荧光探针NACL检测HSA的原理示意图；
图3实施例1中合成的探针NACL的1H NMR(a)，13C NMR(b)，谱图；
图4实施例2中荧光探针NACL水溶液的紫外可见吸收光谱(a)、荧光激发光谱(b)、发射光谱(c)；
图5实施例3中荧光探针NACL对HSA的选择性示意图；
图6实施例4中产物4-乙醇胺-1,8-萘酐(NAEA)的液相质谱图(a)/核磁H谱图(b)；
图7实施例5中NAEA的紫外可见吸收光谱(a)、荧光激发光谱(b)、发射光谱(c)；
图8实施例6中NAEA发射光谱受HSA的结合影响示意图。
图9实施例7中荧光探针NACL对不同浓度的HSA响应后，460nm荧光的减弱示意图(a)及512nm荧光的增强示意图(b)；
图10实施例8中荧光探针NACL在HSA被抑制作用下示意图,(a)时间动力学图；(b)测试抑制剂FA的IC50值图；(c)在血浆中用各种酶的抑制剂抑制，只有FA能够明显抑制白蛋白活性；
图11实施例9中荧光探针NACL用于检测血清中HSA的定量标线。
具体实施方式
下述实施例用于进一步说明本发明，但本发明不限于实施例。
实施例1(探针的合成)：
如图1所示，NACL的合成：1)在20ml乙醇中，加入4-氨基-1，8-萘酐(cas：81-86-7)0.775g与1-丁胺(cas：109-73-9)353uL，78度回流4小时。反应完后旋干溶剂，得到产物1(0.97g，产率100％)。
2)在20ml的二氧六环中，加入0.5g(1.86mmol)产物1,和氯甲酸氯乙酯232uL(1.86mmol)，加入三乙胺(774uL，5.58mmol)作为缚酸剂。反应混合液加热到100℃，反应两小时。TLC跟踪反应进程，到原料黄点(365nm激发下)全部转化为产物蓝点(365nm激发下)则停止反应。反应后旋干，简单柱层析(CH2Cl2)分离。得到产物2(0.55g,79％yield).3)在5ml甲醇里，加入四甲基胍65uL，加入0.1g(0.26mmol)产物2,常温搅拌15min后，旋干，简单柱层析(CH2Cl2)分离。得到产物3(0.09g，产率95％)。MS:339.13(positiveion)。1HNMR(400MHz,Chloroform-d)δ(ppm):δ＝8.64(d,1H,J＝7.2Hz),8.61(d,1H,J＝8.0Hz),8.28(d,1H,J＝8.6Hz),7.80(t,1H,J＝7.8Hz),7.69(d,1H,J＝7.6Hz),4.71(t,2H,J＝8.2Hz),4.20(m,4H),1.72(m,2H),1.45(m,2H),0.98(t,3H,J＝7.2Hz).13CNMR(100MHz,Chloroform-d)δ(ppm):163.90,163.44,156.59,140.13,131.11,129.32,127.78,127.36,123.35,123.29,122.22,62.77,48.68,40.34,30.18,20.37,13.85。
实施例2
如图4所示，将NACL溶于10mM的PBS缓冲液中，配置成20uM的溶液。用荧光酶标仪(Thermofisher)检测器检测NACL水溶液的紫外可见吸收光谱(a)、荧光激发光谱(b)、发射光谱(c))；结果显示探针NACL的最大吸收/激发/发射波长为350nm/350nm/460nm。
实施例3
配置HSA/BSA的水溶液(酶浓度为50mg/ml)CES1/CES2/PON1/PON2/AChE/BChE/ALP/ACP/IgG/A1AT酶/蛋白分别等分成若干份。配置NACL(50mM)的DMSO溶液。每个反应在196ul 100mM的PBS缓冲液中加2ul NACL(50mM)以及2ul酶，使用全波长扫描式多功能读数仪进行测量，探针和酶的终浓度分别为50uM和1mg/ml。测量该工作液的荧光发射光谱，λex＝450nm，光栅宽度为5nm，发射范围从470nm-700nm。图5表明NACL在HSA的作用下，512nm的荧光强度增加，其它酶则没有显著变化。
实施例4
在PBS(PH＝7.4)溶液5ml中，加入HSA 50mg/ml的溶液250ul，取NACL(50mM)的DMSO溶液50ul，在37℃下孵育2h。反应后加入二氯甲烷溶液2ml，萃取，分出有机相，重复萃取三次，得到的有机相浓缩。用硅胶柱色谱的方法分出产物。如图6，产物经液相质谱/核磁鉴定，发现为4-乙醇胺-1,8-萘酐(NAEA)。
实施例5
将NAEA溶于10mM的PBS缓冲液中，配置成20uM的溶液。用荧光酶标仪(Thermofisher)检测器检测NACL水溶液的紫外可见吸收光谱(a)、荧光激发光谱(b)、发射光谱(c))；结果显示NAEA的最大吸收/激发/发射波长为450/450/512nm,如图7所示。
实施例6
在浓度为20uM的NAEA溶液中(10mM的PBS缓冲液中)，分别加入5％的0.5/1/2/5/10/50mg/ml HSA溶液。如图8所示，随着HSA溶液的浓度增高，NAEA的发射光谱逐渐从550nm蓝移到510nm，并且荧光强度有所增加。
实施例7
配置HSA不同浓度(酶浓度为50/40/30/20/10/5mg/ml)酶分别等分成若干份。配置NACL(2mM)的DMSO溶液(重要的极性非质子溶剂)。每个反应在178ul100mM的PBS缓冲液中加2ul NACL(2mM)以及20ul酶，使用全波长扫描式多功能读数仪及96孔酶标板进行测量，探针和酶的终浓度分别为20uM和5/4/3/2/1/0.5mg/ml。测量该工作液的荧光发射光谱，λex1＝350nm，光栅宽度为5nm，发射范围从370nm-600nm。λex2＝450nm，光栅宽度为5nm，发射范围从470nm-700nm。如图7所示，NACL与HSA作用后，随HSA浓度增加,460nm荧光降低(a)，512nm荧光升高(b)，如图9所示。
实施例8
配置NACL特异性抑制剂flufenamic acid储液。每个反应在176ul的PBS缓冲液(10mM)中加2ul NACL(2mM)以及2ul的酶(10mg/ml)以及2ul的抑制剂或2ul缓冲液(对照)。使用全波长扫描式多功能读数仪及96孔酶标板进行测量。测量该工作液的荧光发射光谱，λex＝450nm，光栅宽度为5nm，λem＝512nm。结果显示：如图10，NACL被HSA的催化作用可以被500uM flufenamicacid HSA抑制剂完全抑制，再次证明NACL是HSA的探针底物。另外以NACL为底物测flufenamic acid(FA)抑制剂的IC50,得到其IC50值为88uM。用血浆孵育NACL,同时加入flufenamic acid(FA):HSA的抑制剂；phenylmethylsulfonylfluoride(PMSF):trpsin,chymotrypsin等丝氨酸蛋白酶的抑制剂；ethylenediaminetetraacetic acid(EDTA):PON的抑制剂；bis-p-nitrophenyl phosphate(BNPP):carboxylesterase的抑制剂；ISO-OMPA:cholinesterase的抑制剂；levamisole:ALP的抑制剂；发现只有FA能够明显抑制血浆中的NASA代谢，说明NASA可以用于血浆中白蛋白的检测。
实施例9(探针NACL用于HSA的检测的定量标线)：同实施例7，用不同浓度HSA(酶浓度为50/40/30/20/10/5mg/ml)孵育,发现512nm/460nm处荧光值比值F510/460nm与浓度成线性关系(a)。(图11)在不连续的四天内同做标线(b)，发现差异不大，稳定性很好。因此该标线可用于HSA的定量检测中。

Claims (6)

1.一种荧光探针NACL，其特征在于：所述的荧光探针的结构为结构I所示，
结构代号：NACL；
R可以为氢原子、或也可以为具有1-10个碳原子的取代烷基、或苯基、或取代苯基，取代苯基上的取代基为C1-C5的烷基，苯基上取代基的个数为1-5个。
2.根据权利要求1所述的荧光探针的应用，其特征在于：所述的荧光探针应用于检测HSA时，其生成具有结构II的化合物，从而导致荧光变化；
3.一种权利要求1所述的荧光探针的应用，其特征在于：所述的荧光探针可以用于离体的人血清中的白蛋白(human serum albumin,简称HSA)的定性检测。
4.根据权利要求3所述的荧光探针的应用，其特征在于：所述的荧光探针还可以用于定量检测离体人血清中的白蛋白，定量范围是5-50g/L。
5.根据权利要求4所述的荧光探针的应用，其特征在于：所述的荧光探针于离体的人血清中的终浓度为1-100uM。
6.一种权利要求1所述的荧光探针，其制备方法如下：
1)在20ml乙醇中，加入4-氨基-1，8-萘酐(cas：81-86-7)0.775g与1-丁胺(cas：109-73-9)353uL，78℃回流4小时，反应完后旋干溶剂，得到产物1(0.97g，产率100％)；
2)在20ml的二氧六环中，加入0.5g(1.86mmol)产物1,和氯甲酸氯乙酯232uL(1.86mmol)，加入三乙胺(774uL，5.58mmol)作为缚酸剂。反应混合液加热到100℃，反应两小时。TLC跟踪反应进程，到原料黄点(365nm激发下)全部转化为产物蓝点(365nm激发下)则停止反应。反应后旋干，简单柱层析(CH2Cl2)分离。得到产物2(0.55g,79％yield)；
3)在5ml甲醇里，加入四甲基胍65uL，加入0.1g(0.26mmol)产物2,常温搅拌15min后，旋干，简单柱层析(CH2Cl2)分离。得到产物3(0.09g，产率95％)。
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