CN110407826B - 一种具有线粒体rna靶向功能的三光子荧光探针及其制备方法和用途 - Google Patents

一种具有线粒体rna靶向功能的三光子荧光探针及其制备方法和用途 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种具有线粒体RNA靶向功能的三光子荧光探针及其制备方法和用途，其中具有线粒体RNA靶向功能的三光子荧光探针的结构式如下：
Figure DDA0002060154260000011
性质研究表明，该目标分子在近红外光二区(～1700nm)具有较大的三光子吸收截面，并且能够安全地用于活体细胞显微成像，使之在生命科学研究领域具有明显的应用前景。

Description

一种具有线粒体RNA靶向功能的三光子荧光探针及其制备方 法和用途
技术领域
本发明涉及一种具有线粒体RNA靶向功能的三光子荧光探针及其制备方法和用途，无论在死细胞还是活细胞中均能特异性靶向线粒体RNA。
背景技术
线粒体是真核生物能量和代谢的中心，也是细胞凋亡信号传导途径中起关键调节作用的细胞器，近几十年来，具有线粒体靶向性金属配合物在生物医学领域中得到了广泛应用。核糖核酸(RNA)是活细胞中最重要的生物分子之一，在基因编码、调控和表达中起着至关重要的作用，荧光成像技术作为生物系统中最强大的RNA检测和识别技术之一，被广泛应用于细胞中RNA形态细节的可视化。但是，和DNA与荧光探针的相互作用机理相比，RNA荧光探针的作用机理还不够清楚。
与传统的单光子荧光探针相比，双/三光子荧光探针在细胞及组织成像方面显示出了许多显著的优势：近红外光激发、生物样品穿透深、自发荧光低、生物样品的光损伤小等。特别是三光子荧光探针，其激发波长处于近红外光二区(1000-1700nm)，其更低的光毒性对生物体光损伤更小。因而，发展具有三光子光学活性的荧光探针具有非常重要的科学意义和应用价值。
申请人对本申请的主题进行了如下的文献检索：
1、https://scholar.google.com.hk网检索结果：(2019/5/7)
Figure BDA0002060154240000011
Figure BDA0002060154240000021
2、中国知网检索结果：
检索方式一：
篇名-具有线粒体RNA靶向功能的三光子荧光探针：无相关文献。
篇名-一种具有线粒体RNA靶向功能的三光子荧光探针及其制备方法：无相关文献.
检索方式二：
全文-具有线粒体RNA靶向功能的三光子荧光探针：无相关文献。
全文-一种具有线粒体RNA靶向功能的三光子荧光探针及其制备方法：无相关文献。
发明内容
本发明旨在提供一种具有线粒体RNA靶向功能的三光子荧光探针及其制备方法和用途。本发明以人体中重要的生命元素“锌”作为中心金属，以对过渡金属离子有很强配位能力的三联吡啶作为配体，以噻吩为π桥连接给电子基二乙基胺，形成能够特异性靶向线粒体RNA的三光子荧光探针。性质研究表明，该目标分子在近红外光二区(～1700nm)具有较大的三光子吸收截面，并且能够安全地用于活体细胞显微成像，使之在生命科学研究领域具有明显的应用前景。
本发明具有线粒体RNA靶向功能的三光子荧光探针，结构式如下：
Figure BDA0002060154240000022
本发明具有线粒体RNA靶向功能的三光子荧光探针的制备方法，包括如下步骤：
步骤1：中间体DL1的合成
取N,N-二乙基噻吩甲醛(1.83g，0.01mol)和2-乙酰基吡啶(2,44g，0.02mol)于50mL乙醇中搅拌；用乙醇溶解3.2g KOH，缓慢滴加到反应体系中，升温至65℃，加入氨水100mL，反应6h；反应结束后蒸出部分乙醇，倒出上层清液，得红色粘稠状产物，加少量乙醇超声，固体析出，抽滤，得红色固体；乙醇重结晶，获得中间体DL1。
步骤2：目标分子DZ1的合成
称取中间体DL1(0.76g，2.0mmol)溶于甲醇中，将Zn(NO3)2·6H2O(0.29g，1.0mmol)溶于甲醇后加入到反应体系中，加热回流反应3h，停止反应，蒸去大部分甲醇，冷却至室温，逐渐有大量红色微晶析出，抽滤并用甲醇洗涤，干燥，得目标产物DZ1。
本发明合成路线如下：
Figure BDA0002060154240000031
本发明三光子荧光探针的用途，是在检测和识别细胞中RNA的过程中作为检测试剂使用。
所述细胞包括活细胞、死细胞。本发明荧光探针无论在死细胞还是活细胞中均能特异性靶向线粒体。
本发明的有益效果体现在：
1、本发明合成的锌配合物是一种对细胞具有低毒性(图3)，能够与RNA结合的“turn-on”型荧光探针(图4a)。
2、与已报道的荧光探针相比，本发明中的荧光探针--锌配合物具有三光子激发荧光发射性质且激发波长处于近红外二区(图4b)，且无论在死细胞还是活细胞中均能特异性靶向线粒体(图5)。
3、本发明中锌配合物的原料易得、合成路线简短，合成条件温和。
4、本发明合成的锌配合物，是一种可以特异性靶向线粒体RNA的三光子荧光探针。不存在类似的商业探针，具有较强的应用价值。
附图说明
图1是锌配合物的电喷雾质谱谱图数据，图2是锌配合物的单晶结构图，表明目标分子锌配合物是一个组成结构明确且未见报道的新化合物。
图3是MTT测试细胞毒性结果。通过MTT测试，使用人体宫颈癌细胞(HepG2)测定了DZ1的细胞毒性。结果表明活细胞被DZ1着色，且24h的孵化期、DZ1浓度范围为0μM-80μM，HepG2活性保持在70％以上，说明DZ1具有较低的细胞毒性。
图4a是DZ1(10μM)随着RNA浓度的增加，单光子荧光强度增强，表明其是“turn-on”型RNA荧光探针；图4bDZ1(1.0mM)随着RNA浓度的增加，三光子吸收截面增强；图4c核磁滴定用来确定DZ1与RNA结合的特殊位点；图4d分子对接模拟表明，DZ1分子与RNA的相互作用是电荷-电荷相互作用。结果表明，与传统的荧光探针不同的是，本发明中的目标分子是一种可以与RNA结合的三光子荧光探针。
图5a是不同浓度的DZ1(1-10μM)在HeLa细胞中的荧光显微成像；图5b为DZ1在死细胞和活细胞中的荧光成像情况；图5c是DZ1孵育的HepG2细胞共聚焦单光子和双光子荧光显微镜图像；图5d为DZ1染色未处理线粒体的TEM显微图。进一步说明DZ1无论在死细胞还是活细胞中均能特异性靶向线粒体。
具体实施方式
1、中间体DL1的合成
取N,N-二乙基噻吩甲醛(1.83g，0.01mol)和2-乙酰基吡啶(2,44g，0.02mol)，于50mL乙醇中搅拌。乙醇溶解3.2g KOH，缓慢滴加到反应液中，升温至65℃，加入氨水100mL，反应6h。蒸出部分乙醇，倒出上层清液，得红色粘稠状产物，加少量乙醇超声，固体析出，抽滤，得红色固体，乙醇重结晶，得到中间体DL1，产率：71％。
1H NMR(400MHz,d6-DMSO)δ8.75(d,J＝4.2Hz,2H),8.61(d,J＝7.9Hz,2H),8.40(s,2H),8.00(t,J＝8.4,2H),7.67(t,J＝6.4Hz,1H),7.57-7.47(m,2H),6.00(d,J＝4.2Hz,1H),3.41(q,J＝7.1Hz,4H),1.19(t,J＝7.0Hz,6H).13C NMR(100MHz,d 6-DMSO)δ158.6,155.1,149.2,143.7 137.3,128.2,124.3,120.7,113.4,102.2,46.6,12.1.FT-IR(KBr,cm-1):3037(m),1932(vw),1865(w),1791(m),1582(s),1464(s),1006(s),792(s),693(s).MALDI-TOF:m/z,cal:386.2,found:395.5[M+1]+.
2、目标分子DZ1的合成
称取中间体DL1(0.76g,2.0mmol)溶于甲醇中，将Zn(NO3)2 6H2O(0.29g,1.0mmol)溶于甲醇后加入到反应体系中，加热回流反应3h，停止反应，蒸去大部分甲醇，冷却至室温，逐渐有大量红色微晶析出。抽滤用少甲醇洗涤，干燥，得目标产物DZ1，产率：93％。
1H NMR(400MHz,d6-DMSO,ppm):δ9.11-8.89(m,4H),8.75(s,4H),8.36(d,4.1Hz,2H),8.21(t,J＝7.8Hz,4H),7.89(d,J＝4.8Hz,4H),7.58–7.33(m,4H),6.34(d,J＝4.2Hz,2H),3.54(d,J＝6.9Hz,8H),1.28(t,J＝7.0Hz,12H).13CNMR(100MHz,d6-DMSO,ppm):δ162.7,148.3,147.8,146.9,141.0,127.1,122.6,117.9,114.6,103.9,47.1,11.9.FT-IR(KBr,cm-1):3418,2917,1600,1572,1548,1488,1473,1439,1378,1224,1159,1075,1022,896,790,748,698,640,517.MALDI-TOF-MS:m/z,cal.:960.24,found:419.25[M-2NO3 -]2+/2.
3、表征
图1是锌配合物的电喷雾质谱谱图数据，图2是锌配合物的单晶结构图，表明目标分子锌配合物是一个组成结构明确且未见报道的新化合物。
图3是MTT测试细胞毒性结果。通过MTT测试，使用人体宫颈癌细胞(HepG2)测定了DZ1的细胞毒性。结果表明活细胞被DZ1着色，且24h的孵化期、DZ1浓度范围为0μM-80μM，HepG2活性保持在70％以上，说明DZ1具有较低的细胞毒性。
图4a是DZ1(10μM)随着RNA浓度的增加，单光子荧光强度增强，表明其是“turn-on”型RNA荧光探针；图4bDZ1(1.0mM)随着RNA浓度的增加,三光子吸收截面增强；图4c核磁滴定用来确定DZ1与RNA结合的特殊位点；图4d分子对接模拟表明，DZ1分子与RNA的相互作用是电荷-电荷相互作用。结果表明，与传统的荧光探针不同的是，本发明中的目标分子是一种可以与RNA结合的三光子荧光探针。
图5a是不同浓度的DZ1(1-10μM)在HeLa细胞中的荧光显微成像；图5b为DZ1在死细胞和活细胞中的荧光成像情况；图5c是DZ1孵育的HepG2细胞共聚焦单光子和双光子荧光显微镜图像；图5d为DZ1染色未处理线粒体的TEM显微图。进一步说明DZ1无论在死细胞还是活细胞中均能特异性靶向线粒体。

Claims (4)

1.一种具有线粒体RNA靶向功能的三光子荧光探针，其特征在于其结构式如下：
Figure FDA0003824375180000011
2.权利要求1所述的三光子荧光探针的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤1：中间体DL1的合成
取N,N-二乙基噻吩甲醛0.01mol和2-乙酰基吡啶0.02mol于乙醇中搅拌；用乙醇溶解3.2g KOH，缓慢滴加到反应体系中，升温至65℃，加入氨水100mL，反应6h；反应结束后蒸出部分乙醇，倒出上层清液，得红色粘稠状产物，加乙醇超声，固体析出，抽滤，得红色固体；乙醇重结晶，获得中间体DL1；
步骤2：目标分子DZ1的合成
称取2.0mmol中间体DL1溶于甲醇中，将1.0mmolZn(NO3)2·6H2O溶于甲醇后加入到反应体系中，加热回流反应3h，停止反应，蒸去大部分甲醇，冷却至室温，有大量红色微晶析出，抽滤并用甲醇洗涤，干燥，得目标产物DZ1。
3.权利要求1所述的三光子荧光探针的用途，其特征在于：
所述三光子荧光探针用于制备检测和识别细胞中RNA的检测试剂。
4.根据权利要求3所述的用途，其特征在于：
所述细胞包括活细胞、死细胞。
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103467455A (zh) * 2013-09-17 2013-12-25 安徽大学 一种具有活体组织显影功能的锌配合物双光子吸收材料及其制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Enhanced three-photon activity triggered by the AIE behaviour of a novel terpyridine-based Zn(II) complex bearing a thiophene bridge;Zhihui Feng等;《Chem. Sci.》;20190611;7228-7232 *
Visualization of mitochondrial DNA in living cells with super-resolution microscopy using thiophene-based terpyridine Zn(II) complexes;Yu Shen等;《Chem. Commun.》;20180913;11288-11291 *

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