CN106928263B - 一种用于快速检测过氧化氢的荧光探针的制备与应用 - Google Patents

一种用于快速检测过氧化氢的荧光探针的制备与应用 Download PDF

Info

Publication number
CN106928263B
CN106928263B CN201710207075.0A CN201710207075A CN106928263B CN 106928263 B CN106928263 B CN 106928263B CN 201710207075 A CN201710207075 A CN 201710207075A CN 106928263 B CN106928263 B CN 106928263B
Authority
CN
China
Prior art keywords
hydrogen peroxide
preparation
probe
fluorescent probe
open form
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201710207075.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106928263A (zh
Inventor
吕正亮
史孝民
范春华
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of Jinan
Original Assignee
University of Jinan
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of Jinan filed Critical University of Jinan
Priority to CN201710207075.0A priority Critical patent/CN106928263B/zh
Publication of CN106928263A publication Critical patent/CN106928263A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106928263B publication Critical patent/CN106928263B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07F—ACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F5/00—Compounds containing elements of Groups 3 or 13 of the Periodic System
    • C07F5/02—Boron compounds
    • C07F5/04—Esters of boric acids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/06—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing organic luminescent materials
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/6428—Measuring fluorescence of fluorescent products of reactions or of fluorochrome labelled reactive substances, e.g. measuring quenching effects, using measuring "optrodes"
    • G01N21/643—Measuring fluorescence of fluorescent products of reactions or of fluorochrome labelled reactive substances, e.g. measuring quenching effects, using measuring "optrodes" non-biological material
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/6486—Measuring fluorescence of biological material, e.g. DNA, RNA, cells
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00—Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/10—Non-macromolecular compounds
    • C09K2211/1003—Carbocyclic compounds
    • C09K2211/1007—Non-condensed systems
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00—Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/10—Non-macromolecular compounds
    • C09K2211/1003—Carbocyclic compounds
    • C09K2211/1011—Condensed systems
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00—Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/10—Non-macromolecular compounds
    • C09K2211/1003—Carbocyclic compounds
    • C09K2211/1014—Carbocyclic compounds bridged by heteroatoms, e.g. N, P, Si or B
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00—Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/10—Non-macromolecular compounds
    • C09K2211/1018—Heterocyclic compounds
    • C09K2211/1025—Heterocyclic compounds characterised by ligands
    • C09K2211/1044—Heterocyclic compounds characterised by ligands containing two nitrogen atoms as heteroatoms
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00—Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/10—Non-macromolecular compounds
    • C09K2211/1018—Heterocyclic compounds
    • C09K2211/1025—Heterocyclic compounds characterised by ligands
    • C09K2211/1096—Heterocyclic compounds characterised by ligands containing other heteroatoms

Abstract

本发明涉及一种过氧化氢开型荧光探针及其制备与应用，所述过氧化氢荧光探针化合物具有式I的结构。制备方法是：将邻羟基芘醛与4‑硼酯溴苄溶于丙酮并以无水碳酸钾为催化剂，回流制得产物Ⅱ。将9,10‑菲醌、乙酸铵、乙醇和化合物II回流得到最终的探针Ⅰ，该探针化合物对过氧化氢具有很好的选择性和灵敏性，检测限低，且对细胞没有毒性，不仅可应用于细胞内过氧化氢的检测和成像，而且还可应用于生物成像。

Description

一种用于快速检测过氧化氢的荧光探针的制备与应用
技术背景
过氧化氢是人体内活性氧物种其中的一种，通过氧气的代谢及酶的催化而产生。适量水平的过氧化氢对免疫细胞的活化、生长和增殖具有促进作用，然而过量的过氧化氢可能会造成许多严重的疾病，例如，阿兹海默症、帕金森症、心脑血管疾病以及癌症等等。因此，识别以及实时监测细胞内过氧化氢的含量具有十分重要的意义。
目前，作为生物体内过氧化氢的检测方法主要有电化学方法、元素分析质谱等方法，这些方法的样品准备过程复杂，检测过程对样品的损伤较大，而且不能进行实时监测。与之对比，作为一种价格低廉的检测手段，荧光探针检测法由于其不仅具有灵敏度高、选择性好、响应速度快、能够进行实时可视化监测等优点，而且可在生物医学成像方面进行进一步的应用，近几年来备受研究人员的关注。
在现有的荧光探针技术中，过氧化氢探针种类较少，选择性低，检测不够灵敏等问题。比如DCFH是检测体内ROS的探针，但它容易被空气中的氧气氧化，容易对过氧化氢的检测产生干扰，降低灵敏度。另外，由于过氧化氢存在时间短，易与其它物质反应生成新的活性氧物种，因此对过氧化氢的检测本身就存在一定的难度，设计一种响应时间短，灵敏度高，选择性强的探针具有十分重要的意义。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种反应型过氧化氢荧光探针化合物，既可以检测水中的过氧化氢，还可以在生物体内识别和检测过氧化氢并可应用于生物成像。
本发明还提供所述反应型过氧化氢荧光探针化合物的制备方法与应用。
本发明的技术方案如下：
一种反应型过氧化氢荧光探针化合物，具有式I所示的结构：
。
本发明所述的过氧化氢荧光探针化合物的制备方法，包括如下步骤：
1）将邻羟基芘醛，4-硼酯溴苄溶于丙酮，以无水碳酸钾为催化剂，在50℃下搅拌过夜反应，得到化合物Ⅱ；
（3）取9,10-菲醌和乙酸铵及乙醇，加热溶解后加入化合物II，回流得到最终的探针Ⅰ。
根据本发明，优选的，步骤（1）所述邻羟基芘醛、4-硼酯溴苄的摩尔比为1:1.1；
根据本发明，优选的，步骤（2）所述9,10-菲醌、化合物Ⅱ的摩尔比为1:1；
根据本发明，优选的，步骤（1）、（2）全程在氮气保护下进行；
根据本发明，优选的，步骤（1）反应温度为50℃；
根据本发明，优选的，步骤（2）反应温度为75℃；
更为详细的，本发明所述的反应型过氧化氢荧光探针化合物的制备方法，步骤如下：
(a)取邻羟基芘醛（109mg）和4-硼酯溴苄（130mg）溶于10ml丙酮，加入K2CO3（62mg），50℃下回流过夜，之后冷却到室温，除去溶剂，粗产品经柱层析提纯，得白色产物Ⅱ144mg，产率70%。
(b) 取9,10-菲醌（40mg），乙酸铵（0.16g）及8ml乙醇，加热至固体溶解，稍冷后，加入化合物Ⅱ（93mg），回流2小时。冷却后，抽滤得探针Ⅰ98mg，产率71%。
本发明所述的反应型过氧化氢荧光探针化合物，可用于测试细胞、组织和水中的过氧化氢含量。
进一步优选的，所述荧光探针用于在pH=7.4的DMSO和水的混合溶剂中过氧化氢的快速检测。
本发明通过实验验证，所述荧光探针在pH=7.4的DMSO和水的混合溶剂中，用波长427nm的光作为激发波长，可以发现其荧光很弱，加入过氧化氢后溶液在495nm处荧光迅速增强，而其他活性氧物种加入后溶液的荧光没有明显变化（如图1），因此该探针对过氧化氢具有很高的选择性。
将本发明的荧光探针化合物加入含有DMSO和水的混合溶剂中，配成荧光探针化合物浓度为10微摩尔每升的溶液，用PBS缓冲溶液调节pH=7.4，加入不同浓度的过氧化氢，用波长427nm的光激发，在波长495nm处的荧光依次增强，得出工作曲线如图2，据此通过测定待测样品的荧光强度，可定量计算出过氧化氢的浓度。
本发明所述的反应型过氧化氢荧光探针化合物不仅可以用于水中过氧化氢的检测，还可应用于组织细胞内过氧化氢的检测和成像。
将MCF-7细胞在含有10%牛胎儿血清的1毫升细胞培养基培养12小时，然后用100微摩尔每升的过氧化氢溶液处理10分钟，再用10微摩尔每升的本发明的荧光探针处理30分钟。细胞用激发波长为427nm的光源激发，在共聚焦显微镜下成像。
本发明的优良效果如下：
1、本发明的荧光探针化合物具有较好的水溶性、生物相容性以及较好的膜穿透性，可用于细胞内过氧化氢的探测及成像。
2、本发明的荧光探针化合物可用于水体中的定量过氧化氢检测且检测限较低；
3、本发明的荧光探针化合物具有良好的灵敏度和选择性，测试样品前处理简单；
4、本发明的荧光探针化合物为固体粉末，便于储存使用，并且合成方法简单、收率高、成本低、具有良好的推广前景；
5、与现有的技术相比，本发明的荧光探针在细胞成像研究中对组织细胞几乎无损伤。
附图说明
图1为本发明实施例1荧光离子探针在DMSO和水混合溶剂中(pH=7.4)，与不同活性氧物种作用后的荧光强度。
图2为本发明的荧光探针与不同浓度的过氧化氢的荧光强度工作曲线图。
图3本发明的荧光探针的核磁图。
图4MCF-7细胞使用本发明的荧光探针和过氧化氢孵育后的共聚焦成像图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明，但不限于此。实施例中的各种原料均来自于市场购买。
实施例1、探针化合物的合成
（a）化合物II的合成
取邻羟基芘醛（109mg）和4-硼酯溴苄（130mg）溶于10ml丙酮，然后加入K2CO3（62mg），50℃下回流过夜，旋干制样，柱层析提纯，得白色产物Ⅱ144mg，产率70%。
探针I的合成
取9,10-菲醌（40mg）和乙酸铵（160mg），混合溶于8ml乙醇中，加热回流至产物溶解，稍冷后加入化合物Ⅱ（93mg），回流2小时。冷却后，抽滤得固体产物Ⅰ98mg，产率71%，核磁如图3。
实施例2、荧光实验
取实施例1制备的荧光探针化合物，溶解到DMF和水的混合溶剂中，用PBS缓冲溶液调节pH=7.4；得荧光探针溶液，备用。
1、取荧光探针溶液，分10组，每组10毫升，其中1组不加活性氧物种，其它9组分别加入含有CH3COOOH, GSH, HOCl, O2•-, •OH , otBU, TBHF, Vc, H2O2溶液，使得每组溶液中含有探针化合物的浓度为10μΜ，活性氧物种浓度为300μM，使得活性氧物种与探针化合物的摩尔比为30:1；采用激发波长为427nm，荧光光度计测试其荧光强度，如图1所示，结果显示：本发明探针溶液本身没有荧光，一旦加入过氧化氢，溶液在495nm荧光迅速增强，而其他离子加入后溶液的荧光没有变化，因此探针对过氧化氢具有很高的选择性。
2、取荧光探针溶液，分16组，每组10毫升，分别加入不同浓度的过氧化氢溶液，调节到溶液中含有探针化合物的浓度为10μM，过氧化氢的浓度分别为探针化合物浓度的0、2、4、6、8、10、12、14、16、18、20、22、24、26、28、30倍，如图2所示：溶液在495nm处的荧光迅速增强，其荧光强度与浓度成线性关系。
实施例3、细胞成像实验
将MCF-7细胞在含有10%牛胎儿血清的1毫升细胞培养基培养12小时，之后在10微摩尔每升的本发明的荧光探针的溶液中孵育20分钟，然后加入100微摩尔每升的过氧化氢溶液处理10分钟。细胞用激发波长为405nm光源激发，在共聚焦显微镜下成像，如图4。

Claims (5)

1.一种开型过氧化氢荧光探针，具有式I所示的结构：
。
2.一种权利要求1所述的反应型过氧化氢荧光探针化合物的制备方法，包括如下步骤；
（1）将邻羟基芘醛和4-硼酯溴苄溶于丙酮中，加入无水碳酸钾为催化剂，在50℃下搅拌过夜反应，得到化合物Ⅱ；
（2）将9,10-菲醌、乙酸铵及乙醇混合，加热溶解，然后加入上步制得的化合物Ⅱ，回流2小时，冷却抽滤得最终的探针分子Ⅰ：
。
3.如权利要求2所述的开型过氧化氢荧光探针化合物的制备方法，其特征在于步骤（1）所述的邻羟基芘醛与4-硼酯溴苄的摩尔比为1:1.1；步骤（3）所述的Ⅱ、9,10-菲醌的摩尔比为1:1。
4.如权利要求2所述的开型过氧化氢荧光探针化合物的制备方法，其特征在于步骤（1）、（2）全程在氮气保护下进行。
5.如权利要求2所述的开型过氧化氢荧光探针化合物的制备方法，其特征在于步骤（1）反应温度为50℃，步骤（2）反应温度为75℃。
CN201710207075.0A 2017-03-31 2017-03-31 一种用于快速检测过氧化氢的荧光探针的制备与应用 Expired - Fee Related CN106928263B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710207075.0A CN106928263B (zh) 2017-03-31 2017-03-31 一种用于快速检测过氧化氢的荧光探针的制备与应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710207075.0A CN106928263B (zh) 2017-03-31 2017-03-31 一种用于快速检测过氧化氢的荧光探针的制备与应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106928263A CN106928263A (zh) 2017-07-07
CN106928263B true CN106928263B (zh) 2019-01-01

Family

ID=59425601

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710207075.0A Expired - Fee Related CN106928263B (zh) 2017-03-31 2017-03-31 一种用于快速检测过氧化氢的荧光探针的制备与应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106928263B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108752373B (zh) * 2018-07-13 2020-03-27 济南大学 一种基于苯硼酯识别过氧化氢的荧光探针
CN109060739B (zh) * 2018-07-13 2021-02-05 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 一种检测过氧化氢的方法
CN109970777B (zh) * 2019-04-23 2021-11-02 湘潭大学 一种具有检测过氧化氢功能的荧光探针及其制备方法和应用
CN113292582B (zh) * 2021-05-11 2022-04-15 湖南师范大学 一种同时区分羟基自由基和过氧化氢的双功能荧光探针的合成与应用

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104830312A (zh) * 2015-04-07 2015-08-12 济南大学 一种荧光增强型探针化合物的制备以及三价铬离子检测
CN105482810A (zh) * 2015-11-27 2016-04-13 山东师范大学 一种对过氧化氢快速响应的荧光探针及其制备方法与应用
CN106220663A (zh) * 2016-07-22 2016-12-14 济南大学 一种过氧化氢荧光探针化合物的制备与应用

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009110487A1 (ja) * 2008-03-04 2009-09-11 国立大学法人東京大学 過酸化水素特異的蛍光プローブ

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104830312A (zh) * 2015-04-07 2015-08-12 济南大学 一种荧光增强型探针化合物的制备以及三价铬离子检测
CN105482810A (zh) * 2015-11-27 2016-04-13 山东师范大学 一种对过氧化氢快速响应的荧光探针及其制备方法与应用
CN106220663A (zh) * 2016-07-22 2016-12-14 济南大学 一种过氧化氢荧光探针化合物的制备与应用

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Rapid Detection of Hydrogen Peroxide Based on Aggregation Induced Based on Aggregation Induced Ratiometric Fluorescence Change;Guoping Li et al.;《Organic Letters》;20130702;第924-927页
硼酸及硼酸酯类过氧化氢荧光探针的最新研究进展;李震宇等;《中国科学：化学》;20121015;第1683-1693页

Also Published As

Publication number Publication date
CN106928263A (zh) 2017-07-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106928263B (zh) 一种用于快速检测过氧化氢的荧光探针的制备与应用
CN106632436B (zh) 一种过氧化氢荧光探针化合物的制备与应用
CN106220663A (zh) 一种过氧化氢荧光探针化合物的制备与应用
CN106967102B (zh) 一种基于罗丹明衍生物的过氧化氢增强型荧光探针
CN106588966B (zh) 一种开型过氧化氢荧光探针化合物的制备与应用
CN101012207B (zh) 检测超氧阴离子自由基的荧光探针及合成方法和用途
CN105001862A (zh) 利用芦荟为碳源制备碳量子点及柠檬黄检测方法
CN106632212A (zh) 一种检测细胞内半胱氨酸的荧光探针
CN109608474A (zh) 一种检测酪氨酸酶的化合物及其制备方法和应用
Yuan et al. A novel formaldehyde fluorescent probe based on 1, 8-naphthalimide derivative and its application in living cell
Huang et al. Molecular fluorescent probes for imaging and evaluation of peroxynitrite fluctuations in living cells and in vivo under hypoxic stress
CN108690011A (zh) 一种检测半胱氨酸的荧光探针
CN110615786B (zh) 用于检测粘度的近红外荧光化合物及其制备与应用
CN107652968A (zh) 一种过氧化亚硝酰荧光探针及其制备方法和应用
CN109400563B (zh) 一种次氯酸荧光探针及其制备方法和应用
CN108752373B (zh) 一种基于苯硼酯识别过氧化氢的荧光探针
CN109651249A (zh) 一种检测细胞内质网半胱氨酸的荧光探针及其合成和应用
Wu et al. Novel near-infrared frequency up-conversion luminescence probe for monitoring biothiols in vitro and in vivo
CN106092984B (zh) 一种基于钝化碳量子点的荧光分析方法及其应用
CN114105823A (zh) 一种荧光探针及其制备方法和应用
Men et al. A water-soluble near-infrared fluorescent probe for cysteine/homocysteine and its application in live cells and mice
CN109134483B (zh) 一种硫化氢荧光探针及其制备方法和应用
CN108383819B (zh) 一种基于香豆素酮醛的半胱氨酸荧光探针及其制备和应用
CN109320453A (zh) 一种对称结构的1,8-萘酰亚胺衍生物及其合成方法和应用
CN105987892B (zh) 测定氟离子的方法及其试剂盒

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20190101

Termination date: 20210331

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee