CN108218817A - 一种区分GSH、Cys、SO2荧光探针及其制备方法和应用 - Google Patents
一种区分GSH、Cys、SO2荧光探针及其制备方法和应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108218817A CN108218817A CN201810212530.0A CN201810212530A CN108218817A CN 108218817 A CN108218817 A CN 108218817A CN 201810212530 A CN201810212530 A CN 201810212530A CN 108218817 A CN108218817 A CN 108218817A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- gsh
- cys
- fluorescence probe
- probe
- fluorescence
- 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.)
- Granted
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
- C07D311/00—Heterocyclic compounds containing six-membered rings having one oxygen atom as the only hetero atom, condensed with other rings
- C07D311/02—Heterocyclic compounds containing six-membered rings having one oxygen atom as the only hetero atom, condensed with other rings ortho- or peri-condensed with carbocyclic rings or ring systems
- C07D311/04—Benzo[b]pyrans, not hydrogenated in the carbocyclic ring
- C07D311/06—Benzo[b]pyrans, not hydrogenated in the carbocyclic ring with oxygen or sulfur atoms directly attached in position 2
- C07D311/08—Benzo[b]pyrans, not hydrogenated in the carbocyclic ring with oxygen or sulfur atoms directly attached in position 2 not hydrogenated in the hetero ring
- C07D311/16—Benzo[b]pyrans, not hydrogenated in the carbocyclic ring with oxygen or sulfur atoms directly attached in position 2 not hydrogenated in the hetero ring substituted in position 7
-
- 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
- C09K2211/1018—Heterocyclic compounds
- C09K2211/1025—Heterocyclic compounds characterised by ligands
- C09K2211/1088—Heterocyclic compounds characterised by ligands containing oxygen as the only heteroatom
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Pathology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By The Use Of Chemical Reactions (AREA)
Abstract
本发明提供了一种区分GSH、Cys和SO2的荧光探针,简称为Co‑SO2,具有如式(I)所示的结构:。上述荧光探针的合成方法,包括以下步骤:7‑二乙胺基‑4‑羟基香豆素与POCl3在DMF中加热反应,分离纯化后即得。本发明的Co‑SO2荧光探针是一种简单,快速,灵敏的GSH、SO2、Cys区分试剂;在低浓度下即可特异与GSH、SO2、Cys反应,抗多种活性氧、氨基酸及含巯基化合物的干扰。
Description
技术领域
本发明涉及一种区分细胞中GSH、Cys、SO2荧光探针及其制备方法和应用,属于有机小分子荧光探针领域。
背景技术
氨基酸是构成蛋白质的基本物质,并且与生物的生命活动有着密切的联系。半胱氨酸(Cys)、谷胱甘肽(GSH)是生物体内常见的巯基化合物,在维持生物的正常生理活动中起着重要的作用。流行病学研究显示,暴露在二氧化硫下不仅可以导致很多呼吸系统疾病,还与肺癌、也血管疾病和许多神经系统疾病有关,如偏头痛、中风和脑癌。不医学研究表明不正常的生理浓度可能引起很多疾病,比如肾功能衰竭、老年痴呆症、帕金森疾病、心血管疾病、冠心病、肌肉损伤、皮肤松弛等,它们在生物体内含量变化可以作为这些疾病诊断的依据。因此,在生理条件下高选择性、高灵敏性地检测小分子生物硫醇是非常重要的,当前已引起广泛的关注及深入研究。
目前已经应用的技术包括高效液相色谱法、毛细管电泳法、电化学检测、光学分析和质谱鉴定,这些方法仅可以在体外监测半胱氨酸、二氧化硫和谷胱甘肽。荧光分子探针不仅灵敏度高选择性好,而且能够在活细胞 中检测分析物,所以研究者们开始关注将荧光分子探针的这项技术应用于对体外和活细胞内的半胱氨酸、二氧化硫和谷胱甘肽进行监测或者细胞荧光成像。目前已经报导了多种基于化学反应的该类荧光探针,例如Michael加成和亲核取代反应等。在这些方法中,利用迈克尔加成使荧光恢复是一种特别有效的方法。由于这三种氨基酸都含有巯基(-SH)并且在结构和反应活性上相差较小,所以这类荧光探针很难将GSH、Cys和SO2区分开,因此研发能够区分细胞中GSH、Cys、SO2的荧光探针是很有必要的。
发明内容
针对现有探针对区分细胞中GSH、Cys、SO2区分度不够的问题,本发明提供一种反应灵敏、检测限低、特异性好的可区分细胞中的GSH、Cys、SO2的荧光探针Co-SO2,可用于评价和研究细胞内GSH、Cys、SO2的生理功能。
本发明的另一目的是提供一种简便地合成上述区分细胞中GSH、Cys、SO2的荧光探针Co-SO2的方法。
为实现上述目的,本发明采用如下技术方案。
一种区分GSH、Cys和SO2的荧光探针,简称为Co-SO2,具有如式(I)所示的结构:
式(I)。
一种上述荧光探针的合成方法,包括以下步骤:
7-二乙胺基-4-羟基香豆素与POCl3在DMF中加热反应,分离纯化后即得。
所述POCl3与7-二乙胺基-4-羟基香豆素的摩尔比为1-1.2:1。
所述加热温度为70-80℃,加热时间为4-6h。
所述分离纯化操作为反应液倒入冰水,调节pH至中性,析出固体,然后以二氯甲烷:甲醇=40:1(v/v)为淋洗液,使用柱层析提纯。
合成路线如下:
一种上述荧光探针用于检测溶液或细胞中GSH、Cys与SO2的应用。
本发明中荧光探针的识别机理如下:
GSH和Cys的结构如下所示,均能够与本发明所述区分细胞中GSH、Cys、SO2的荧光探针Co-NA发生反应:
。
荧光探针本身由于醛基与氯的拉电子作用,与7-二乙胺基组成强的推拉电子体系,产生绿色的荧光,加入二氧化硫之后,与二氧化硫发生加成取代反应,使得发射波长发生红移,加入Cys之后波长发生蓝移,加入GSH之后波长也发生红移,但是荧光强度高于二氧化硫的。
识别反应如下:
。
本发明具有以下优点:
本发明的Co-NA荧光探针是一种简单,快速,灵敏的区分细胞中GSH、Cys、SO2的探针;在低浓度下即可特异与细胞中GSH、Cys、SO2反应,抗多种活性氧、氨基酸及含巯基化合物的干扰;在生物分子检测领域具有广阔的应用前景。
附图说明
图1为Co-SO2的1H NMR谱图;
图2为Co-SO2荧光探针对不同分子或离子的选择性;
图3为不同浓度的SO2下Co-SO2的荧光强度与波长;
图4为Co-SO2荧光探针对细胞内SO2、Cys、GSH荧光图像。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明做进一步说明,但本发明不受下述实施例的限制。
实施例1 Co-SO2荧光探针的合成
在0℃下,将DMF(15 mL, 10.0 mmol)加入到100 mL的单口烧瓶中,将POCl3 (2 mL,)逐滴滴加到烧瓶中,在0℃下搅拌30 min后,将化合物7-二乙胺基-4-羟基香豆素溶解在DMF中逐滴滴加到上述溶液中将温度逐渐升高至80℃下反应4 h,反应结束后将反应液冷却至室温,然后倒入冰水中,调节pH至中性得化合物析出大量固体,将固体过滤,使用柱层析提纯(二氯甲烷:甲醇=40:1,v/v),最终获得黄色化合物Co-SO2;其1H NMR谱图如图1所示。
实施例2 Co-SO2荧光探针对不同分子或离子的选择性
将实施例1中Co-SO2荧光探针配制成浓度为1 mM的母液。
将下列物质Br-, ClO-, Cu2+, F-, Fe2+, H2O2, HClO, Hg2+, HPO4 2-, Mg2+ , N3-,Na+, Na2S, NaHS, NO2-, NO3-, OAC-, ONOO-, S2O3 2-, SCN-, SO4 2-, Zn2+, 单线态氧, SO2,GSH, Hcy , Cys以磷酸缓冲液(0.01 mM,pH=7.4)配制成5 mL浓度为40 mM的母液。
取28支试管,分别加入25 μL探针母液、225 μL DMSO和各离子或分子的母液,对照以等量水代替干扰物质;用磷酸缓冲液(0.01 mM,pH=7.4)定容至5 mL,使各离子或氨基酸的终浓度为3 mM,活性氧和活性氮的终浓度为100 mM。各溶液摇匀后进行荧光检测(λex =460 nm, λem = 575 nm);55 s后再次检测(λex =460 nm, λem = 575 nm)。以575nm荧光强度为纵坐标,以不同分子或离子为横坐标作图2;其中,1-28分别为Co-SO2, Br-, ClO-, Cu2 +, F-, Fe2+, H2O2, HClO, Hg2+, HPO42-, Mg2+ , N3-, Na+, Na2S, NaHS, NO2-, NO3-,OAC-, ONOO-, S2O3 2-, SCN-, SO4 2-, Zn2+, 单线态氧, 羟基自由基, GSH, Hcy , Cys。由图2可以发现,其他离子或分子的加入荧光强度几乎没有影响,而探针能够根据波长的变化对SO2、Cys、GSH进行很好的区分。
实施例3 不同浓度的SO2下Co-SO2的荧光强度与波长变化
配制10 mL浓度为100 mM SO2的母液,并用水稀释为0-40 μM共17个等差浓度,以水为对照。将实施例2中Co-SO2母液稀释为5 μM,分别加入不同浓度的SO2,反应5s后进行荧光检测(λex = 460 nm, λem = 575 nm),检测各体系中荧光强度,以荧光强度-SO2浓度作曲线,如图3所示。由图可知,随着SO2浓度的增加,反应体系不但荧光强度增强,发射波长也发生红移,当SO2浓度达到25 μM时,反应体系荧光强度在575 nm达到饱和状态。
实施例4 Co-SO2荧光探针对SO2细胞成像
将本发明荧光探针Co-SO2应用于HeLa细胞中进行荧光成像,得图4,具体操作步骤如下:
(1)将4份密度为3×105个/mL的HeLa细胞在温度为37 ℃,CO2浓度为5 %的培养箱中培养至细胞贴壁;
(2)取一份细胞,加5 μM Co-SO2孵育40 min,用PBS缓冲液冲洗细胞3次,制样后在荧光显微镜下分别明场、DAPI通道、FITC通道、TRITC通道成像,激发波长为460 nm;
(3)取另一份细胞,加5 μM Co-SO2孵育40 min,加入SO2孵育1 min后,用PBS缓冲液冲洗细胞3次,制样后在荧光显微镜下分别明场、DAPI通道、FITC通道、TRITC通道成像,激发波长为460 nm;
(4)取另一份细胞,操作同(3),不同在于将SO2换为Cys,激发波长为360 nm;
(5)取另一份细胞,操作同(3),不同在于将SO2换为GSH,激发波长为460 nm。
由图4可知,荧光探针Co-SO2可以与细胞内GSH、SO2、Cys反应,SO2、GSH与Co-SO2反应后在TRITC能够检测到信号,Cys与Co-SO2反应后在DAPI通道能够检测到信号,单独荧光探针Co-SO2仅在FITC检测到信号,说明GSH或SO2与Co-SO2反应后能使发射波段发生明显的红移,Cys与探针反应后发射波段发生蓝移。
Claims (6)
1.一种区分GSH、Cys和SO2的荧光探针,具有如式(I)所示的结构:
式(I)。
2.一种如权利要求1所述的荧光探针的合成方法,其特征在于,包括以下步骤:7-二乙胺基-4-羟基香豆素与POCl3在DMF中加热反应,分离纯化后即得:
。
3.根据权利要求2所示的合成方法,其特征在于,POCl3与7-二乙胺基-4-羟基香豆素的摩尔比为1-1.2:1。
4.根据权利要求2所示的合成方法,其特征在于,加热温度为70-80℃,加热时间为4-6h。
5.根据权利要求2所示的合成方法,其特征在于,分离纯化操作为反应液倒入冰水,调节pH至中性,析出固体,然后以二氯甲烷:甲醇=40:1(v/v)为淋洗液,使用柱层析提纯。
6.一种如权利要求1所述的荧光探针在检测溶液或细胞中GSH、Cys与SO2的应用。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201810212530.0A CN108218817B (zh) | 2018-03-15 | 2018-03-15 | 一种区分GSH、Cys、SO2荧光探针及其制备方法和应用 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201810212530.0A CN108218817B (zh) | 2018-03-15 | 2018-03-15 | 一种区分GSH、Cys、SO2荧光探针及其制备方法和应用 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN108218817A true CN108218817A (zh) | 2018-06-29 |
CN108218817B CN108218817B (zh) | 2019-09-17 |
Family
ID=62659430
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201810212530.0A Expired - Fee Related CN108218817B (zh) | 2018-03-15 | 2018-03-15 | 一种区分GSH、Cys、SO2荧光探针及其制备方法和应用 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN108218817B (zh) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112485231A (zh) * | 2019-09-12 | 2021-03-12 | 宁波大学 | 一种二氧化硫和谷胱甘肽联合检测试剂盒 |
CN115141170A (zh) * | 2021-03-30 | 2022-10-04 | 南方科技大学 | 一种香豆素类荧光探针及其合成与应用 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106946902A (zh) * | 2017-04-11 | 2017-07-14 | 济南大学 | 一种二氧化硫近红外‑双光子比率荧光探针及其制备方法 |
-
2018
- 2018-03-15 CN CN201810212530.0A patent/CN108218817B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106946902A (zh) * | 2017-04-11 | 2017-07-14 | 济南大学 | 一种二氧化硫近红外‑双光子比率荧光探针及其制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
XI DAI ET AL: "A colorimetric, ratiometric and water-soluble fluorescent probe for simultaneously sensing glutathione and cysteine/homocysteine", 《ANALYTICA CHIMICA ACTA》 * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112485231A (zh) * | 2019-09-12 | 2021-03-12 | 宁波大学 | 一种二氧化硫和谷胱甘肽联合检测试剂盒 |
CN112485231B (zh) * | 2019-09-12 | 2022-10-11 | 宁波大学 | 一种二氧化硫和谷胱甘肽联合检测试剂盒 |
CN115141170A (zh) * | 2021-03-30 | 2022-10-04 | 南方科技大学 | 一种香豆素类荧光探针及其合成与应用 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN108218817B (zh) | 2019-09-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN107235946A (zh) | 一种谷胱甘肽荧光探针及其制备方法和应用 | |
CN108117544B (zh) | 一种可逆二氧化硫/亚硫酸(氢)盐的荧光探针 | |
CN108844931B (zh) | Lzq荧光探针在同时检测so2衍生物和hsa中的应用 | |
CN108276990A (zh) | 一种区分GSH、Cys、NAC荧光探针及其制备方法和应用 | |
CN109336815B (zh) | 一种检测细胞内质网内次氯酸的双光子荧光探针 | |
CN109336835B (zh) | 用于检测髓过氧化物酶活性荧光探针及其制备方法和应用 | |
CN110028463B (zh) | 一种具有大斯托克斯位移的荧光探针及其合成方法与应用 | |
CN109266331A (zh) | 一种基于半花菁结构测次氯酸根离子的近红外荧光探针、其制备方法及应用 | |
CN106749034A (zh) | 对亚硫酸氢根和次氯酸根双响应比率型荧光标记试剂及其合成方法和应用 | |
CN111072648A (zh) | 一种检测溶酶体内生物硫醇的荧光探针及其制备方法和应用 | |
CN108218817B (zh) | 一种区分GSH、Cys、SO2荧光探针及其制备方法和应用 | |
CN114605343B (zh) | 一种荧光基团LAN-OH、荧光传感器LAN-βgal及其制备方法和应用 | |
CN107286173B (zh) | Rhodol类衍生物及其制备方法和应用 | |
CN112694471B (zh) | 一种苯并吲哚盐-吩噻嗪衍生物及其制备和应用 | |
CN108484555A (zh) | 一种Cys双光子荧光探针及其制备方法和应用 | |
CN107501221B (zh) | 一种对生物体内硫化氢快速响应的荧光探针及其制备方法和用途 | |
CN111057057B (zh) | 一种用于半胱氨酸特异性检测的荧光化合物及制备方法 | |
CN108383774A (zh) | 一种基于端基炔酮的半胱氨酸荧光探针及其制备和应用 | |
CN110655510B (zh) | 一种靶向脂滴的亚硫酸盐比率荧光探针及其应用 | |
Wang et al. | Highly selective and ratiometric fluorescent nanoprobe for the detection of cysteine and its application in test strips | |
CN109796966B (zh) | 一种次氯酸比率荧光探针及其应用 | |
CN113637048A (zh) | 一种γ-谷氨酰转肽酶的双光子荧光探针及其制备方法和应用 | |
CN114249743B (zh) | 多信号荧光探针的合成及其同时区分Hcy、Cys、SO2和GSH的应用 | |
CN110950877B (zh) | 一种双检测荧光探针、制备方法及其在检测硫化氢和铜离子中的应用 | |
CN108033911A (zh) | 一种二氧化硫/亚硫酸(氢)盐的溶酶体靶向荧光探针 |
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: 20190917 Termination date: 20210315 |
|
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |