CN108084230A - 磷光铱配合物及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了磷光铱配合物及其制备方法和应用，所述磷光铱配合物由金属中心与环金属配体构成，并且在不同位置上修饰酯基。制备方法为：2‑苯基喹啉及其衍生物作为C^N配体，以联吡啶衍生物或邻菲啰啉衍生物作为N^N配体，通过配位反应合成磷光铱配合物。所述磷光铱配合物能够靶向细胞核，其光稳定性优于商业细胞核染料；且能够对细胞周期的各个阶段进行成像及检测。所述磷光铱配合物能够通过时间分辨技术实现对短寿命细胞背景荧光信号有效扣除，降低背景信号对探针光信号的干扰，从而得到更加灵敏、可靠的检测结果；本发明所述磷光铱配合物是一种集诊断和治疗一体化的多功能探针，实现在复杂环境中的准确检测，在未来生物医学应用中具有很大的潜力。
Description
技术领域
本发明属于生物成像或生物检测技术领域，涉及一种配合物，具体为一类含有酯基的离子型磷光铱配合物及其在细胞成像和/或生物检测中的应用。
背景技术
细胞周期是指细胞从一次分裂完成开始到下一次分裂结束所经历的全过程，通常由间期和分裂期构成。在此过程中，每个母细胞平均分裂成两个子细胞，因此，对细胞周期的研究将可以极大促进对真核细胞分裂、繁殖和生长的认识。但是，由于在整个细胞周期里，部分细胞器形态会暂时性地改变甚至消失，而细胞核是真核细胞内最重要的细胞器并在整个过程中一直存在，因此，标记和追踪细胞核是研究细胞周期较好的选择。
目前，由于荧光显微成像技术的便利性和直观性，利用荧光/磷光探针对细胞核及染色体进行生物医学和生命科学的研究十分重要。但是，普通的荧光显微成像技术仍存在一些不足之处，如最常见的共聚焦荧光显微成像技术，虽然可以直观地呈现出细胞在不同发射波段的发光情况，但无法同时区分细胞内存在多种发射波段相近或重叠的材料。而近年来逐渐兴起和发展的发光寿命显微成像技术(PLIM)是通过发光寿命来区分各种材料，即使不同样品的荧光光谱十分接近时，PLIM也可以正确分辨，因此PLIM技术在生物、物理、化学及临床医学诊断等各领域具有巨大的应用前景。
目前常见的商业细胞核染料，比如染料Hoechst和DAPI等，虽然发光强、准确度高，但是仍存在一些缺点，尤其是在细胞周期的长时间监测中，光漂白性和自猝灭性严重限制了它们的应用。而与这些传统的有机小分子染料相比，具有d6电子结构的钌(II)、铱(III)、铼(I)配合物的磷光探针表现出许多优异的、适用于生物成像的光物理和光化学特性，如斯托克斯位移大和光稳定性好等特点。根据现有的研究进展，铱配合物的发光量子效率高、发光颜色易调、磷光寿命相对较短，是发光性能最好的磷光材料之一，已得到广泛应用。
发明内容
解决的技术问题：为了克服现有技术的缺陷，获得一种发光效率高，发光性能好的配合物，及一种灵敏，可靠的生物成像和/或检测方法，本发明提供了一种磷光铱配合物及其制备方法和应用。
技术方案：磷光铱配合物，所述磷光铱配合物由金属中心与环金属配体构成，并且在不同位置上修饰酯基，其结构通式如下：
其中，n≥2。
磷光铱配合物的制备方法，所述方法为：2-苯基喹啉及其衍生物作为C^N配体，以联吡啶衍生物和邻菲啰啉衍生物作为N^N配体，通过配位反应合成磷光铱配合物。
以上所述的磷光铱配合物在生物成像和/或生物检测中的应用。
优选的，所述磷光铱配合物应用于活细胞内的细胞核成像或检测。
优选的，所述磷光铱配合物应用于活细胞的细胞周期成像。
优选的，所述磷光铱配合物应用于活细胞内荧光寿命成像。
本发明所述磷光铱配合物的成像原理在于：磷光铱配合物由金属中心与环金属配体构成，并且在不同位置上修饰酯基，实现靶向细胞核，从而可以跟踪细胞周期进行研究，并且根据细胞核的寿命变化区分细胞周期的各个阶段。
有益效果：(1)本发明所述磷光铱配合物能够靶向细胞核，其光稳定性优于商业细胞核染料；(2)本发明所述磷光铱配合物能够对细胞周期的各个阶段进行成像及检测；(3)本发明所述磷光铱配合物能够通过时间分辨技术实现对短寿命细胞背景荧光信号有效扣除，降低背景信号对探针光信号的干扰，从而得到更加灵敏、可靠的检测结果；(4)本发明所述磷光铱配合物是一种集诊断和治疗一体化的多功能探针，能够实现在复杂环境中的准确检测，在未来生物医学应用中具有很大的潜力。
附图说明
图1是测试磷光铱配合物对Hela细胞毒性的结果图；
图2是磷光铱配合物对Hela细胞的细胞核成像图；
其中，A为商业染料Hoechst的暗场，B为配合物的暗场，C为配合物的明场，D为配合物的叠加场；
图3是磷光铱配合物对Hela细胞的细胞周期成像图；
其中，A为商业染料Hoechst的暗场，B为配合物的暗场，C为配合物的明场，D为配合物的叠加场。
具体实施方式
以下实施例进一步说明本发明的内容，但不应理解为对本发明的限制。在不背离本发明精神和实质的情况下，对本发明方法、步骤或条件所作的修改和替换，均属于本发明的范围。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。
准备试验：
本发明采用细胞均为Hela细胞。用细胞培养液DMEM制备不同浓度(0.5、1、2、5、10、20μM)的配合物。待细胞在96孔板中，孵育24h后，吸出培养液，加入不同浓度的配合物溶液，每孔150μL，再孵育24h。之后每孔加入10μL(5mg/mL)，4h后终止培养。吸掉培养液，每孔加入150μL DMSO溶液，摇床振荡5分钟后，用酶标仪测试其OD值。结果如图1所示。
将消化后的细胞接种于培养皿中，继续培养24h。将配合物溶于DMSO中，配成10-3M浓度的母液，再溶于无血清的细胞培养液DMEM中，稀释至成像浓度：5μM。在37℃条件下，用配合物孵育细胞25分钟后吸出。将商业细胞核染料Hoechst 33342溶于PBS中，配成0.5-5μg/mL的溶液。继续在37℃条件下，用配合物孵育细胞10-15分钟，成像前用PBS冲洗三次。成像时分别设置两个发射波段。
实施例1细胞核靶向试验
将消化后的细胞接种于培养皿中，继续培养24h。将配合物溶于DMSO中，配成10-3浓度的母液，再溶于无血清的细胞培养液DMEM中，稀释至成像浓度：5μM。在37℃条件下，用配合物孵育细胞30-40分钟后成像。
配合物的细胞核靶向效果如图2所示。结合细胞共染实验，用405nm的激光激发，观察发现，配合物进入了细胞里，并主要集中于细胞核。
实施例2细胞周期检测试验
将消化后的细胞接种于培养皿中，继续培养24h。将秋水仙素溶于超纯水中，配成10-3g/mL浓度的母液，再溶于无血清的细胞培养液DMEM中，稀释成预处理所需浓度(0.05-0.5μg/mL)。在37℃条件下，用秋水仙素溶液孵育细胞3-6小时后，换成有血清的DMEM孵育，使细胞恢复正常周期。将配合物溶于DMSO中，配成10-3M浓度的母液，再溶于无血清的细胞培养液DMEM中，稀释至成像浓度：5μM。分别在细胞周期各阶段所处时间点(即换成新鲜DMEM后的0.5h、5.5h、16.5h、21h)，在37℃条件下，用配合物孵育细胞30分钟成像。
配合物应用于细胞周期的效果如图3所示。结合细胞共染实验，用405nm的激光激发，观察发现，配合物在细胞G1期能够集中染色细胞核，和Hoechst 33342共染实验也进一步验证配合物的靶向性。
实施例3荧光寿命成像同时检测多细胞器试验
将消化后的细胞接种于培养皿中，继续培养24h。将不同的配合物分别溶于DMSO中，配成10-3M浓度的母液，再溶于无血清的细胞培养液DMEM中，稀释至成像浓度。在37℃条件下，用配合物孵育细胞30-40分钟，成像前用PBS冲洗三次。利用荧光寿命成像显微镜，通过成像图中各部分寿命值不同，区分不同细胞器所处位置。
Claims (6)
1.磷光铱配合物，其特征在于，所述磷光铱配合物由金属中心与环金属配体构成，并且在不同位置上修饰酯基，其结构通式如下：
其中，n≥2。
2.权利要求1所述的磷光铱配合物的制备方法，其特征在于，所述方法为：2-苯基喹啉及其衍生物作为C^N配体，以联吡啶衍生物和邻菲啰啉衍生物作为N^N配体，通过配位反应合成磷光铱配合物。
3.权利要求1所述的磷光铱配合物在生物成像和/或生物检测中的应用。
4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，所述磷光铱配合物应用于活细胞内的细胞核成像或检测。
5.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，所述磷光铱配合物应用于活细胞的细胞周期成像。
6.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，所述磷光铱配合物应用于活细胞内荧光寿命成像。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20180529 |