CN107022350A - 一种荧光造影材料及其制备方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种荧光造影材料及其制备方法与应用,本发明荧光造影材料由高荧光量子产率的类黄酮荧光染料与高生物相容性蛋白质内的疏水空腔结合而成,所述类黄酮荧光染料的结构通式如下:其中R1、R2、R3、R4、R5、R6是不同的取代基,R1、R2、R3、R4为H、羟基(‑OH)、羟甲基(‑OCH3)或二甲胺基(‑N(CH3)2),R5和R6为甲基(‑CH3)、乙基(‑CH2CH3)、丁基(‑CH2CH2CH2CH3)或羟丁基(‑CH2CH2CH2CH2OH),本发明荧光造影材料具有低生物毒性、高荧光量子产率、高荧光稳定性、高水溶性以及高生物相容性特点。

Description

一种荧光造影材料及其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及荧光材料领域,尤其涉及一种荧光造影材料及其制备方法与应用。
背景技术
长久以来,与血管相关的疾病非常常见。以眼底血管为例,临床上常见诸如糖尿病性视网膜病变、视网膜血管炎、血管阻塞性疾病、脉络膜血管瘤,急性视网膜坏死、以及各种病因的黄斑病等等。由于眼底血管在眼球内部,用普通的光学技术难以直接观察病灶。利用眼底血管荧光造影技术,能够对眼底部的整个血管脉络组织进行精确成像,以帮助医生对病人的病患做出正确的诊断。
现在国际上通用的眼底血管荧光造影术主要是荧光素染色法(FluoresceinFundus Angiography,FFA法)。医生从病人肘静脉快速(约5秒)推入20%荧光素钠水溶液约3ml,在短时间内用荧光检测仪器对患者眼底血管进行荧光成像拍摄。然而,现有的荧光素染料有许多缺点:(1)荧光素对人体毒副作用大,超过4%病人出现恶心呕吐反应,0.2%病人现严重疼痛症状,少数会有过敏性休克,因而必须进行皮试实验。(2)荧光素在体内代谢速度比较慢,荧光素注射后出现皮肤、结膜发黄,尿液呈黄色,该染黄现象持续24-48小时,代谢主要经肾脏及胆道,会造成轻度肝肾功能损伤,相关功能不全者禁用。(3)荧光素法成像时间短,静脉注射后2分钟至几小时,脉络膜毛细血管中的荧光素会发生严重渗漏,致使周围组织与巩膜着色。
因此,现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足,本发明的目的在于提供一种荧光造影材料及其制备方法与应用,旨在解决现有荧光素染色法中,荧光素对人体毒副作用大、荧光素在体内代谢速度比较慢、荧光素法成像时间短的问题。
本发明的技术方案如下:
一种荧光造影材料,其中,由类黄酮荧光染料与蛋白质结合而成。
所述的荧光造影材料,其中,所述类黄酮荧光染料的结构通式如下所示:
其中,R1、R2、R3、R4、R5、R6是不同的取代基,R1、R2、R3、R4为H、羟基、羟甲基或二甲胺基,R5和R6为甲基、乙基、丁基或羟丁基。
所述的荧光造影材料,其中,所述蛋白质为人血清白蛋白、牛血清白蛋白、血红蛋白、脂蛋白、转运蛋白、酪蛋白、卵黄原蛋白、胶质蛋白、血清球蛋白、人血清离心样本中的一种。
所述的荧光造影材料,其中,所述类黄酮荧光染料与蛋白质的重量比为1:10-1:100000。
一种如上任一所述的荧光造影材料的制备方法,其中,包括:
步骤A、将所述类黄酮荧光染料溶于第一溶剂中,配制成10-6-10-2摩尔/升的类黄酮荧光染料母液;
步骤B、将所述蛋白质溶于第二溶剂中,配制成0.01-1000毫克/毫升的蛋白质溶液母液;
步骤C、将1-100微升的所述类黄酮荧光染料母液滴加到1-100毫升的所述蛋白质溶液母液中,并在滴加过程中对所述蛋白质溶液母液施以震荡或搅拌5-120分钟,得到荧光造影材料。
所述的荧光造影材料的制备方法,其中,所述步骤A中,所述第一溶剂为甲醇、乙醇、DMSO中的一种。
所述的荧光造影材料的制备方法,其中,所述步骤B中,所述第二溶剂为水、生理盐水、磷酸盐缓冲溶液、血清离心上清液中的一种。
所述的荧光造影材料的制备方法,其中,所述步骤A中,所述类黄酮荧光染料的制备方法包括:
步骤A1、将临羟基苯乙酮和对氨基苯甲醛加入到乙醇中,然后冷却,逐滴加入氢氧化钠溶液,搅拌8-12h后,加入到冰水中,再用盐酸中和,最后于冰箱中静置过夜,过滤干燥,得到中间体查尔酮;
步骤A2、将所述中间体查尔酮溶于四氢呋喃中,然后加入乙醇,并逐滴加入氢氧化钾溶液,然后冷却,接着滴加双氧水溶液,室温搅拌40-60小时,再用盐酸中和,最后过滤干燥并重结晶,获得类黄酮荧光染料。
一种如上任一所述的荧光造影材料的应用,其中,应用于生物荧光成像。
所述的荧光造影材料的应用,其中,所述生物荧光成像为细胞样本染色、组织染色、血管系统荧光造影中的一种。
有益效果:本发明提供了一种荧光造影材料,所述荧光造影材料由高荧光量子产率的类黄酮荧光染料与高生物相容性蛋白质内的疏水空腔结合而成,其具有低生物毒性、高荧光量子产率、高荧光稳定性、高水溶性以及高生物相容性特点,可应用于细胞染色、组织标记、以及血管荧光成像。
附图说明
图1为实施例4中利用FL341-HSA配合物对人体干细胞的染色图。
图2为实施例5中利用FL341-HSA配合物对血管内皮组织的染色图。
图3为实施例6中利用FL341-HSA配合物对斑马鱼眼部外周血管第一视角的染色图。
图4为实施例6中利用FL341-HSA配合物对斑马鱼眼部外周血管第二视角的染色图。
图5为实施例6中利用FL341-HSA配合物对斑马鱼眼底血管第一视角的染色图。
图6为实施例6中利用FL341-HSA配合物对斑马鱼眼底血管第二视角的染色图。
具体实施方式
本发明提供一种荧光造影材料及其制备方法与应用,为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确,以下对本发明进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
本发明提供一种荧光造影材料的较佳实施例,其中,由类黄酮荧光染料与蛋白质结合而成。具体地,本发明所述荧光造影材料是由高荧光量子产率的类黄酮荧光染料与高生物相容性蛋白质内的疏水空腔结合而成的,所述类黄酮荧光染料的结构通式如下所示:
其中,R1、R2、R3、R4、R5、R6是不同的取代基,R1、R2、R3、R4为H、羟基(-OH)、羟甲基(-OCH3)或二甲胺基(-N(CH3)2),R5和R6为甲基(-CH3)、乙基(-CH2CH3)、丁基(-CH2CH2CH2CH3)或羟丁基(-CH2CH2CH2CH2OH)。
本发明利用高荧光量子产率的类黄酮荧光染料与高生物相容性蛋白质内疏水空腔结合,制备得到了具有低生物毒性、高荧光量子产率、高荧光稳定性、高水溶性以及高生物相容性的荧光造影材料,所述荧光造影材料可应用于细胞染色、组织标记、以及血管荧光成像。
本发明还提供了一种如上任一所述的荧光造影材料的制备方法较佳实施例,其中,包括:
步骤A、将所述类黄酮荧光染料溶于第一溶剂中,配制成10-6-10-2摩尔/升的类黄酮荧光染料母液;
优选地,所述第一溶剂可以为但不限于甲醇、乙醇、DMSO等中的一种。
所述步骤A中,所述类黄酮荧光染料的制备方法包括:
步骤A1,制备中间体查尔酮:将50毫摩尔的含不同R1、R2、R3、R4取代基的临羟基苯乙酮和50毫摩尔的含不同R5、R6取代基的对氨基苯甲醛加入到100-500毫升乙醇中,然后置于冰水浴中冷却,逐滴加入10-100毫升的20%wt的氢氧化钠溶液,搅拌8-12h(如10小时)后,倒入到100-1000毫升的冰水中,用浓度为3摩尔/升的稀盐酸中和,中和完毕后,将反应液置于冰箱中静置过夜,冰箱温度设置在0-10℃之间,过夜时间为8-12小时,如10小时,将沉淀过滤干燥,即获得中间体查尔酮,反应方程式如下:
优选的,上述步骤A1中,乙醇用量为200毫升,氢氧化钠溶液用量为50毫升,冰水用量为500毫升。
步骤A2,制备类黄酮荧光染料:取10毫摩尔的含不同R1、R2、R3、R4、R5、R6取代基的中间体查尔酮溶于10毫升四氢呋喃,然后加入10-100毫升的乙醇溶液,并逐滴加入5-50毫升的质量分数为20%的氢氧化钾溶液,加入完成后将反应液用冰水浴冷却,接着滴加5-30毫升30%wt的双氧水溶液,室温搅拌40-60小时(如48小时),用浓度为1摩尔/升的稀盐酸中和,将沉淀过滤干燥后,在劣溶剂中重结晶,获得类黄酮荧光染料,反应方程式如下:
优选的,上述步骤A2中,乙醇用量为50毫升,氢氧化钠溶液用量为10毫升,双氧水溶液用量为20毫升。
步骤B、将所述蛋白质溶于第二溶剂中,配制成0.01-1000毫克/毫升的蛋白质溶液母液;
优选地,所述第二溶剂可以为但不限于水、生理盐水、磷酸盐缓冲溶液(pH=7.4)、血清离心上清液等中的一种。
优选地,所述蛋白质可以为但不限于人血清白蛋白、牛血清白蛋白、血红蛋白、脂蛋白、转运蛋白、酪蛋白、卵黄原蛋白、胶质蛋白、血清球蛋白、人血清离心样本等中的一种。
步骤C、将1-100微升的所述类黄酮荧光染料母液缓慢滴加到1-100毫升的所述蛋白质溶液母液中,并在滴加过程中对所述蛋白质溶液母液施以震荡或搅拌,震荡或搅拌的时间为5-120分钟,得到荧光造影材料。
本发明还提供了一种如上任一所述荧光造影材料的应用,其中,将所述荧光造影材料应用于生物荧光成像,例如细胞染色、组织标记、以及血管荧光成像等。本发明所述荧光造影材料置于冰箱中保存,使用时将荧光造影材料缓慢加热至37度。本发明方法制备的小分子染料-蛋白质配合物(即所述荧光造影材料),可以对常见细胞样本、血管壁组织、生物组织切片、脊椎鱼类、以及哺乳动物的血管系统实施荧光造影,荧光造影的染色方式为滴加、涂抹、注射中的一种,详细的配制流程与染色方式在实施例中阐述。
下面通过实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
类黄酮染料FL341(结构式如下)的制备步骤如下:
将50毫摩尔的1-乙酰基-2-羟基-4,5-二羟甲基苯和50毫摩尔的对二甲氨基苯甲醛加入含200毫升乙醇的反应瓶中,将反应瓶放于冰水浴中冷却,逐滴加入50毫升的20%wt的氢氧化钠溶液,搅拌10小时后,倒入500毫升的冰水中,用浓度为3摩尔/升的稀盐酸中和。中和完毕后,将反应液置于冰箱中静置过夜,然后将得到的沉淀过滤干燥,即获得查尔酮粗产物。取10毫摩尔的查尔酮粗产物溶于10毫升四氢呋喃,然后加入50毫升的乙醇溶液,并逐滴加入10毫升的质量分数为20%的氢氧化钾溶液,加入完成后将反应液用冰水浴冷却,接着滴加20毫升30%wt的双氧水溶液,室温搅拌48小时,用浓度为1摩尔/升的稀盐酸中和,将得到的沉淀过滤干燥后,在冰乙醇-正乙烷中重结晶,获得类黄酮荧光染料FL341,其结构式如下所示。
实施例2
类黄酮染料FL339的制备步骤如下:
将50毫摩尔的1-乙酰基-2-羟基-6-羟甲基苯和50毫摩尔的对二乙氨基苯甲醛加入到含250毫升乙醇的反应瓶中,将反应瓶放于冰水浴中冷却,逐滴加入40毫升的20%wt的氢氧化钠溶液,搅拌12小时后,倒入400毫升的冰水中,用浓度为3摩尔/升的稀盐酸中和。中和完毕后,将反应液置于冰箱中静置过夜,将沉淀过滤干燥,即获得查尔酮粗产物。取10毫摩尔的查尔酮粗产物溶于10毫升四氢呋喃,然后加入40毫升的乙醇溶液,并逐滴加入15毫升的质量分数为20%的氢氧化钾溶液,加入完成后将反应液用冰水浴冷却,接着滴加20毫升30%wt的双氧水溶液,室温搅拌48小时,用浓度为1摩尔/升的稀盐酸中和,将沉淀过滤干燥后,在冰乙醇中重结晶,获得类黄酮荧光染料FL339,其结构式如下所示。
实施例3
FL341-HSA配合物荧光造影材料的制备步骤如下:
将3.41毫克类黄酮染料FL341溶于10毫升乙醇,均匀搅拌至完全溶解,配制成10-3摩尔/升的FL341类黄酮荧光染料母液;将100毫克人血清白蛋白(HSA)溶于10毫升磷酸盐缓冲溶液(pH=7.4)中,加热37摄氏度,均匀搅拌至完全溶解,配制得10毫克/毫升的HSA蛋白质溶液母液;将100微升的FL341类黄酮荧光染料母液缓慢滴入至10毫升的HSA蛋白质溶液母液中,均匀搅拌为20分钟,直至溶液至较透明,制备得FL341-HSA配合物荧光造影材料。
实施例4
利用FL341-HSA配合物进行细胞染色。
将100微升的FL341-HSA配合物荧光造影材料溶液滴入1mL人体干细胞培养液中,在培养箱中培养15分钟后,用PBS水溶液清洗细胞3次。如图1所示,由荧光显微镜可以观察到,人体干细胞被荧光染料成功染色。
实施例5
利用FL341-HSA配合物进行组织染色。
将培养好的血管内皮组织,用PBS缓冲溶液清洗3次,然后置于培养皿中,将200微升的FL341-HSA配合物荧光造影材料溶液滴入培养皿,培养20分钟后,再用PBS水溶液清洗细胞3次。如图2所示,由荧光显微镜可以观察到,血管内皮组织被荧光染料成功染色。
实施例6
利用FL341-HSA配合物对斑马鱼眼底血管进行荧光成像。
将3dpf的斑马鱼用Agarose水凝胶侧位固定于培养皿上,利用微注射技术,将20微升的FL341-HSA配合物荧光造影材料溶液注射入斑马鱼卵黄囊的血管区,注射速率小于10微升/分钟,注射完成后,将载有斑马鱼培养皿置于28摄氏度的恒温水中,直至水凝胶完全溶解。等待约10分钟后,将斑马鱼取出,对斑马鱼眼底血管实施激光共聚焦荧光成像。如图3-6所示,斑马鱼眼外环血管以及眼底血管,皆呈现明亮的荧光,而其他组织的荧光强度非常弱,证明该配合物能够选择性的对血管系统染色。
综上所述,本发明提供的一种荧光造影材料及其制备方法与应用,所述荧光造影材料是小分子染料和高生物相容性蛋白质构成的配合物,其中小分子染料为高荧光量子产率的类黄酮荧光染料,其与高生物相容性蛋白质内的疏水空腔结合;本发明利用类黄酮荧光染料的低生物毒性,解决了现有的荧光素染色法对人体产生较严重副作用的问题,同时利用类黄酮荧光染料的高荧光量子产率、高荧光稳定性和高生物相容性蛋白质的高水溶性、高生物相容性,使得本发明的荧光造影材料能够很好地应用于临床。
应当理解的是,本发明的应用不限于上述的举例,对本领域普通技术人员来说,可以根据上述说明加以改进或变换,所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种荧光造影材料,其特征在于,由类黄酮荧光染料与蛋白质结合而成。
2.根据权利要求1所述的荧光造影材料,其特征在于,所述类黄酮荧光染料的结构通式如下所示:
其中,R1、R2、R3、R4、R5、R6是不同的取代基,R1、R2、R3、R4为H、羟基、羟甲基或二甲胺基,R5和R6为甲基、乙基、丁基或羟丁基。
3.根据权利要求1所述的荧光造影材料,其特征在于,所述蛋白质为人血清白蛋白、牛血清白蛋白、血红蛋白、脂蛋白、转运蛋白、酪蛋白、卵黄原蛋白、胶质蛋白、血清球蛋白、人血清离心样本中的一种。
4.根据权利要求1所述的荧光造影材料,其特征在于,所述类黄酮荧光染料与蛋白质的重量比为1:10-1:100000。
5.一种如权利要求1-4任一所述的荧光造影材料的制备方法,其特征在于,包括:
步骤A、将所述类黄酮荧光染料溶于第一溶剂中,配制成10-6-10-2摩尔/升的类黄酮荧光染料母液;
步骤B、将所述蛋白质溶于第二溶剂中,配制成0.01-1000毫克/毫升的蛋白质溶液母液;
步骤C、将1-100微升的所述类黄酮荧光染料母液滴加到1-100毫升的所述蛋白质溶液母液中,并在滴加过程中对所述蛋白质溶液母液施以震荡或搅拌5-120分钟,得到荧光造影材料。
6.根据权利要求5所述的荧光造影材料的制备方法,其特征在于,所述步骤A中,所述第一溶剂为甲醇、乙醇、DMSO中的一种。
7.根据权利要求5所述的荧光造影材料的制备方法,其特征在于,所述步骤B中,所述第二溶剂为水、生理盐水、磷酸盐缓冲溶液、血清离心上清液中的一种。
8.根据权利要求5所述的荧光造影材料的制备方法,其特征在于,所述步骤A中,所述类黄酮荧光染料的制备方法包括:
步骤A1、将临羟基苯乙酮和对氨基苯甲醛加入到乙醇中,然后冷却,逐滴加入氢氧化钠溶液,搅拌8-12h后,加入到冰水中,再用盐酸中和,最后于冰箱中静置过夜,过滤干燥,得到中间体查尔酮;
步骤A2、将所述中间体查尔酮溶于四氢呋喃中,然后加入乙醇,并逐滴加入氢氧化钾溶液,然后冷却,接着滴加双氧水溶液,室温搅拌40-60小时,再用盐酸中和,最后过滤干燥并重结晶,获得类黄酮荧光染料。
9.一种如权利要求1-4任一所述的荧光造影材料的应用,其特征在于,应用于生物荧光成像。
10.根据权利要求9所述的荧光造影材料的应用,其特征在于,所述生物荧光成像为细胞样本染色、组织染色、血管系统荧光造影中的一种。
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