CN108101929A - 一种gsh荧光传感器及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

一种GSH荧光传感器及其制备方法和应用，室温下，将噻唑吡啶酮酸、双(2‑巯乙基)硫醚、缩合剂碳二亚胺衍生物、酰化催化剂在有机溶剂中反应，反应完成后，将反应后的溶液加入到去离子水中析出固体，干燥，得到GSH荧光传感器。本发明所选用原料成本低，合成步骤简单，后处理十分简单，易于大规模生产。本发明采用羧酸与羟基缩合反应方式，合成方法简单，反应条件温和，产率较高。本发明的传感器在检测到GSH时，发生发射波长红移现象，可经裸眼进行简单区别。

Description

一种GSH荧光传感器及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于生物化学领域，具体涉及一种GSH荧光传感器及其制备和应用。
背景技术
谷胱甘肽(GSH)广泛存在于动、植物中，并起着重要的作用。GSH在人体内的生化防御体系中起着重要作用，作为人体内重要的抗氧化剂，它能够清除掉人体内的自由基保护许多蛋白质和酶等分子中的巯基。此外，GSH还具有解毒、保护肝脏、抗辐射、增强免疫力、抗过敏等功能。人体内GSH浓度的异常表现在外在则为健康问题，如：毛发色素脱失、肝损伤、肿瘤等。鉴于GSH浓度对人体如此至关重要，快速方便检测GSH浓度的方法具有十分重要的意义。
目前，传统检测GSH的方法主要有：分光光度法、荧光法、高效液相色谱法(HPLC)、高效毛细管电泳法(HPCE)、流式细胞仪法等。但是，这些方法存在很多的缺点，如所需仪器价格较为昂贵，携带不便，敏感性差，所测定的GSH浓度范围不大，难以测量细胞中GSH浓度含量等。与此相反，由于化学发光不需要任何光源，因而在对荧光探针进行化学发光成像检测时，不存在荧光检测或者荧光成像时不可避免的光学背景的干扰，从而可以获得更好的检测效果。
噻唑吡啶酮酸(TPCA)由于其摩尔吸光系数较大，荧光量子产率高，光谱性能优越，结构简单易于修饰，生物相容性好等优势，可被应用于分子探针设计中的荧光基团。
已报道检测GSH的荧光探针大部分为利用传统的有机发光小分子作为荧光功能基团，例如：萘酰亚胺类衍生物、香豆素衍生物、罗丹明类衍生物以及苯酚衍生物等。上述所说探针不具备良好的生物相容性，且合成困难。
上述缺陷造成至今为止，应用现有工艺方法难以得到合成简单，生物相容性好的GSH传感器制备方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种GSH荧光传感器及其制备和应用。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种GSH荧光传感器，该荧光传感器的结构式如下：
一种GSH荧光传感器的制备方法，室温下，将噻唑吡啶酮酸、双(2-巯乙基)硫醚、缩合剂碳二亚胺衍生物、酰化催化剂在有机溶剂中反应，反应完成后，将反应后的溶液加入到去离子水中析出固体，干燥，得到GSH荧光传感器。
本发明进一步的改进在于，噻唑吡啶酮酸的结构式如下：
本发明进一步的改进在于，噻唑吡啶酮酸、双(2-巯乙基)硫醚、缩合剂碳二亚胺衍生物与酰化催化剂的摩尔比为2:1:3:3。
本发明进一步的改进在于，反应时间为24～48h。
本发明进一步的改进在于，有机溶剂为二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺或二氧六环。
本发明进一步的改进在于，缩合剂碳二亚胺衍生物为1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、二环己基碳二亚胺或N,N-二异丙基碳二亚胺。
本发明进一步的改进在于，酰化催化剂为1-羟基苯并三唑、4-二甲氨基吡啶或4-二甲氨基吡啶。
本发明进一步的改进在于，去离子水的温度为-5～5℃。
一种GSH荧光传感器在检测谷胱甘肽中应用。
与现有技术相比本发明具有的有益效果：
本发明以噻唑吡啶酮酸为主体合成了一种新型GSH荧光传感器，荧光发光基团噻唑吡啶酮酸具有良好的光稳定性、高量子产率、良好的生物相容性等，使得该荧光传感器具有良好的光稳定性，高量子产率，良好的生物相容性等优点。本发明所选用原料成本低，合成步骤简单，后处理十分简单，易于大规模生产。本发明采用羧酸与羟基缩合反应方式，合成方法简单，反应条件温和，产率较高。
本发明的传感器在检测到GSH时，发生发射波长红移现象，可经裸眼进行简单区别，便于对GSH进行检测。
附图说明
图1为本发明的合成路线图。
图2为本发明的GSH荧光传感器1H NMR。
图3为本发明的GSH荧光传感器13C NMR。
图4为本发明的GSH荧光传感器的荧光检测前后荧光图片。
图5为本发明的GSH荧光传感器的荧光响应测试图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明。
本发明提供的GSH荧光传感器的结构式如下：
参见图1，本发明中如上述结构式的GSH荧光传感器的制备方法，包括以下步骤：
室温下，将噻唑吡啶酮酸、双(2-巯乙基)硫醚、缩合剂碳二亚胺衍生物、酰化催化剂按摩尔比2:1:3:3加入有机溶剂中，反应24～48h后，将反应溶液加入到-5～5℃的水中，析出淡黄色粉末，抽滤，烘干，得到干燥的淡黄色粉末，即GSH荧光传感器。其中，噻唑吡啶酮酸的结构式如下：
双(2-巯乙基)硫醚的结构式如下：
实施例1
将噻唑吡啶酮酸(10mmol)、双(2-巯乙基)硫醚(5mmol)、催化剂1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC·HCl)(15mmol)以及1-羟基苯并三唑(HOBT)(15mmol)，加入到30mL二甲基亚砜中室温反应48h，反应完成后，将反应液加入到-5℃水中，析出淡黄色粉末，抽滤、干燥，得到淡黄色粉末，即为GSH荧光传感器。
实施例2
将噻唑吡啶酮酸(10mmol)、双(2-巯乙基)硫醚(5mmol)、催化剂1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC·HCl)(15mmol)以及4-二甲氨基吡啶(DMAP)(15mmol)，加入到30mL N,N-二甲基乙酰胺中室温反应48h。反应完成后，将反应溶液加入到0℃水中析出淡黄色粉末，抽滤得到干燥的淡黄色粉末，即为GSH荧光传感器。
实施例3
将噻唑吡啶酮酸(10mmol)、双(2-巯乙基)硫醚(5mmol)、催化剂二环己基碳二亚胺(DCC)(15mmol)以及4-二甲氨基吡啶(DMAP)(15mmol)加入到30mL二氧六环中室温反应24h。反应完成后，将反应溶液加入到0℃水中析出淡黄色粉末，抽滤、干燥得到淡黄色粉末，即为GSH荧光传感器。
实施例4
将噻唑吡啶酮酸(10mmol)、双(2-巯乙基)硫醚(5mmol)、催化剂N,N-二异丙基碳二亚胺(DIC)(15mmol)以及4-二甲氨基吡啶(DMAP)(15mmol)，加入到30mL DMF中室温反应30h。反应完成后，将反应溶液加入到5℃水中析出淡黄色粉末，抽滤得到干燥的淡黄色粉末，即为GSH荧光传感器。
本发明制备的GSH荧光传感器的1H NMR，13C NMR分别如图2和图3所示。GSH荧光传感器的核磁共振氢谱图数据如下所示：(1H NMR(400MHz,CDCl3)δ6.89,6.62,4.58,4.56,4.54,4.53,4.51,4.49,3.49,3.47,3.45,3.05,3.04,3.02,1.91.)，由此可知与所得目标结构吻合。
荧光性能测试
将本发明制备的GSH加入荧光传感器的溶液中，进行荧光响应的照片和测试，具体如下：
将GSH荧光传感器(5μmol/L)与谷胱甘肽(1mmol/L)混合均匀后，放入45℃的烘箱中孵化3h，将检测过谷胱甘肽的荧光传感器和空白的荧光传感器在365nm的荧光灯下可得照片分别为蓝绿色荧光和蓝色的液体，可由裸眼区别，如图4所示，图中左侧为蓝绿色，右侧为蓝色。
本发明制备的GSH荧光传感器在用于检测生物体的谷胱甘肽中应用，具体如下：
本发明制备的GSH荧光传感器在丙酮中具有良好的溶解性，将其丙酮溶液(2mmol/L)滴入到去离子水中，得到20μmol/L的荧光传感器溶液，该溶液作为母液进行低温储备，用时进行稀释。
精确配制不同浓度的谷胱甘肽(1μmol/L、2μmol/L、4μmol/L、6μmol/L、8μmol/L、10μmol/L、12μmol/L、14μmol/L、16μmol/L、18μmol/L、20μmol/L)与相同浓度的GSH荧光传感器(5μmol/L)，在45℃下孵化3h后，测其荧光强度，观察图5可知，GSH荧光传感器对不同浓度谷胱甘肽的响应。当GSH荧光传感器响应GSH时其荧光发射波长发生红移现象，经裸眼可察。同时随着GSH浓度的增加，其荧光发射强度降低。可见，本发明制备的荧光传感器对GSH有很好的检测效果。
细胞毒性测试表明本发明荧光传感器对细胞几乎没有毒性作用，同时，本发明采用的原料易得，采用一步合成法，后处理亦十分的简便，易实现大规模生产。

Claims (10)

1.一种GSH荧光传感器，其特征在于，该荧光传感器的结构式如下：
2.一种如权利要求1所述的GSH荧光传感器的制备方法，其特征在于，室温下，将噻唑吡啶酮酸、双(2-巯乙基)硫醚、缩合剂碳二亚胺衍生物、酰化催化剂在有机溶剂中反应，反应完成后，将反应后的溶液加入到去离子水中析出固体，干燥，得到GSH荧光传感器。
3.根据权利要求2所述的GSH荧光传感器的制备方法，其特征在于，噻唑吡啶酮酸的结构式如下：
4.根据权利要求2或3所述的GSH荧光传感器的制备方法，其特征在于，噻唑吡啶酮酸、双(2-巯乙基)硫醚、缩合剂碳二亚胺衍生物与酰化催化剂的摩尔比为2:1:3:3。
5.根据权利要求2所述的GSH荧光传感器的制备方法，其特征在于，反应时间为24～48h。
6.根据权利要求2所述的GSH荧光传感器的制备方法，其特征在于，有机溶剂为二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺或二氧六环。
7.根据权利要求2所述的GSH荧光传感器的制备方法，其特征在于，缩合剂碳二亚胺衍生物为1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、二环己基碳二亚胺或N,N-二异丙基碳二亚胺。
8.根据权利要求2所述的GSH荧光传感器的制备方法，其特征在于，酰化催化剂为1-羟基苯并三唑、4-二甲氨基吡啶或4-二甲氨基吡啶。
9.根据权利要求2所述的GSH荧光传感器的制备方法，其特征在于，去离子水的温度为-5～5℃。
10.一种如权利要求1-9中任意一项所述的GSH荧光传感器在检测谷胱甘肽中应用。
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