CN114163463A - 一类针对肿瘤过程中过氧化氢实时变化的近红外荧光双光子荧光探针设计及其合成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于分子生物学、医学等领域，具体涉及一类针对肿瘤过程中过氧化氢实时变化的近红外双光子荧光荧光探针设计及其合成方法。荧光探针化合物结构如下式所示：

Description

一类针对肿瘤过程中过氧化氢实时变化的近红外荧光双光子 荧光探针设计及其合成方法
技术领域
本发明属于分子生物学、医学等领域，尤其涉及本发明涉及一类针对肿瘤过程中过氧化氢实时变化的近红外双光子荧光荧光探针设计及其合成方法的说明书。
背景技术
荧光探针已广泛应用于生物学、生理学、医学和药理学等多个领域。许多化学家和生物学家也对它们产生了浓厚的研究兴趣。基于荧光探针检测方法具有许多优点，例如简单、低成本、高灵敏度、易于适应自动分析、支持空间分辨成像的能力以及提供多种信号输出模式。更广泛地说，荧光传感器提供了一种独特的途径来检测对生物和/或环境重要的分析物，并有助于揭示这些分析物的生理和病理功能。与无机荧光探针相比，有机荧光探针具有安全性高、生物相容性好、光学稳定性强等优点。因此有机荧光探针辅助的荧光成像可为研究者提供生物样品的结构和动态信息，是当前光学、化学、生物医学等多学科交叉研究领域的热点。
单光子(OP)探针和单光子显微镜(OPM)是针对各种生物分子和细胞器的最常用工具。但是单光子探针在实际应用中受到限制。主要原因包括：(1)短波长激发光限制了生物样品中的穿透深度；(2)光漂白，使探头不适合长时间成像； (3)对生物样品的光损伤；(4)来自干扰荧光信号的生物物种的自发荧光。现在，通过使用同时吸收两个NIR光子(700-900nm)的双光子探针，可以获得比单光子更深的穿透、减少背景荧光并提供更高的3D时空分辨率探针。
作为一种瞬态活性氧(ROS)，过氧化氢(H2O2)可以扩散穿过细胞膜并在氧化损伤和氧化还原信号传导中发挥多种作用。最近手动调节H2O2水平的研究在开发ROS介导的疗法方面显示出巨大潜力。2例如，维生素C被证实是一种促氧化剂，可以诱导H2O2上升并使某些癌细胞敏感。杀死肿瘤细胞的化学动力学疗法严重依赖于肿瘤微环境中的H2O2过量产生，同时从不利部位去除过量的 H2O2可用于减轻缺血再灌注治疗期间的炎症和凋亡活动。因此，选择性和灵敏地监测H2O2水平对于开发基于H2O2调制的新疗法至关重要。并为了解过氧化氢的生物学作用做出了重大贡献。
发明内容
发明目的：
1.提供一个对H2O2响应的新化合物，以开发一种新的小分子荧光探针。
2.提供上述小分子荧光探针的制备方法。
3.提供该探针检测肿瘤内环境中过氧化氢(H2O2)浓度的初步应用。
技术方案：H2O2小分子荧光探针HOP的合成与表征：
探针HOP的结构式：
Figure RE-GSB0000197693190000021
探针HCOP的合成过程：
Figure RE-GSB0000197693190000022
化合物2：将3.36g(20mmol)3-二乙基氨基苯酚溶于8.0mL浓盐酸和20克冰水。1.68g(24mmol)NaNO2在6mL中的冷溶液向上述溶液中滴加去离子水 (约1小时)，温度为保持在0-5℃。将所得浆液在0℃下再搅拌2小时。产生的沉淀过滤并用10mL 4M HCl溶液洗涤，干燥得到黄色粉末(3.10g，67％)。直接用于下一步反应无需进一步纯化。
化合物3：在氩气气氛下，将0.80g(5.0mmol)1，6-二羟基萘加入2-亚硝基苯酚(1.15g，5.0mmol)在20mL DMF中的溶液中。混合物在140℃回流5小时。混合物冷却至室温后，向混合物中加入100mL水并用二氯甲烷萃取，经无水Na2 SO4干燥。除去溶剂，产物通过硅胶柱色谱法(乙酸乙酯∶二氯甲烷，1∶10) 纯化，得到深绿色固体(0.42g，25％)。
化合物HOP：向化合物3(231mg，0.69mmol)和无水K2CO3(96mg，0.69mmol) 在15mL二甲基甲酰胺中的溶液中加入4-溴甲基苯基硼酸频哪醇酯(204mg，0.69 mmol)。混合物在室温下搅拌12h后过滤将残余物通过硅胶色谱法纯化，用 CH2Cl2/MeOH(10∶1，v/v)洗脱，得到呈黄色固体状的探针(442.1mg，85％产率)。 1H NMR(500MHz，Chloroform-d)δ7.99(d，J＝7.5Hz，1H)，7.59-7.53(m，2H)， 7.45(d，J＝7.5Hz，1H)，7.40(d，J＝1.4Hz，1H)，7.10(dd，J＝7.5，1.5Hz，1H)，7.03 (dd，J＝7.4，1.5Hz，1H)，6.90-6.85(m，2H)，6.49(s，1H)，6.42(d，J＝1.5Hz，1H)， 3.50(q，J＝8.0Hz，4H)，1.24(s，9H)，1.17(t，J＝8.0Hz，6H).
实施例一：
探针HOP的体外应用说明：
体外活性的测试：使用DMSO配制HOP浓储母液(10nM)，体外活性测试一律于 200uL终体积的PBS buffer(包括2％DMSO，10uM HOP)中进行，荧光测试采用HITACHI F7000荧光光谱仪。激发：585nm，发射：650nm.紫外吸收测试采用HITACHI UV2550.
选择性，实验分别选用CO：PBS；1：GSH 2：SO32-；3：PO43-；4：NO3-；5：Cl-； 6：Br-；7：H2S；8：Cys；9：NO2-；10NO；11：·OH；12：CLO-；13：O2·-； 14：ONOO-；15：1O2；16：BrO-；17：ClO-)进行测试。
实验分别选用CO：PBS；1：GSH 2：SO32-；3：PO43-；4：NO3-；5：Cl-；6：Br-； 7：H2S；8：Cys；9：NO2-；10NO；11：·OH；12：CLO-；13：O2·-；14：ONOO-； 15：1O2；16：BrO-；17：ClO-)，并在各个体系中添加10uM的H2O2进行测试。 PH影响情况，采用上述体系，并将PBS置换为不同PH值的缓冲溶液。
附图说明
图1为本发明的核磁共振氢谱示意图
图2为本发明的核磁共振碳谱示意图
图3为本发明的浓度梯度响应测试及线性关系示意图
图4为本发明选择性测试示意图
图5为本发明的干扰性测试示意图
图6为本发明的pH干扰测试示意图
图7为本发明的细胞成像测试示意图
图8为本发明的肿瘤组织成像测试示意图
探针HOP的氢谱：
见附图1
探针HOP的碳谱：
见附图2
生物活性初步评价
探针HCOP浓度梯度响应测试
见附图3
附图说明：该探针(10uM)与不同浓度H2O2响应，0-200uM的H2O2的浓度梯度响应良好。
探针HOP的选择性测试：
见附图4
附图说明：该探针(10uM)仅对H2O2响应，其他底物几乎无响应。
探针HOP干扰性测试：
见附图5
附图说明：该探针(10uM)不受其他底物的干扰。
探针HOP的pH干扰性测试
见附图6
附图说明：探针HCOP在pH范围在2-12的范围内性质保持稳定，不受pH的变化干扰。
探针对细胞内源性的H2O2的成像测试
见附图7
附图说明：利用HOP对肿瘤细胞和正常细胞进行成像，可以看出探针HOP对肿瘤细胞具有明显的荧光增强。
探针对肿瘤组织切片的成像测试
见附图8
附图说明：对肿瘤和正常的脑组织切片分别孵育HOP成像，发现肿瘤组织切片的荧光强度明显强于正常组织，表明探针可以对肿瘤组织进行特征成像。
该小分子荧光探针生物活性的初步评价均表明该探针具有检测H2O2的作用，可以应用于H2O2过表达肿瘤环境的特征检测。
以上详细描述了本发明的优选实施方式及生物活性评价，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (2)

1.一类针对肿瘤过程中过氧化氢实时变化的近红外荧光双光子荧光探针，其特征在于具有通式I所示的结构：
Figure FSA0000257387940000011
2.权利要求1所述的用于检测过氧化氢的近红外双光子荧光探针的制备方法，其特征是它由以下步骤组成：
Figure FSA0000257387940000012
步骤1：将3.36g(20mmol)3-二乙基氨基苯酚溶于8.0mL浓盐酸和20克冰水。1.68g(24mmol)NaNO2在6mL中的冷溶液向上述溶液中滴加去离子水(约1小时)，温度为保持在0-5℃。将所得浆液在0℃下再搅拌2小时。产生的沉淀过滤并用10mL 4M HCl溶液洗涤，干燥得到黄色粉末(3.10g，67％)。直接用于下一步反应无需进一步纯化。
步骤2：在氩气气氛下，将0.80g(5.0mmol)1，6-二羟基萘加入2-亚硝基苯酚(1.15g，5.0mmol)在20mL DMF中的溶液中。混合物在140℃回流5小时。混合物冷却至室温后，向混合物中加入100mL水并用二氯甲烷萃取，经无水Na2SO4干燥。除去溶剂，产物通过硅胶柱色谱法(乙酸乙酯∶二氯甲烷，1∶10)纯化，得到深绿色固体(0.42g，25％)。
步骤3：向化合物3(231mg，0.69mmol)和无水K2CO3(96mg，0.69mmol)在15mL二甲基甲酰胺中的溶液中加入4-溴甲基苯基硼酸频哪醇酯(204mg，0.69mmol)。混合物在室温下搅拌12h后过滤将残余物通过硅胶色谱法纯化，用CH2Cl2/MeOH(10∶1，v/v)洗脱，得到呈黄色固体状的探针(442.1mg，85％产率)。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114656441A (zh) * 2022-04-02 2022-06-24 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 一类不对称近红外有机荧光探针及其合成方法与应用

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DIAO, QUANPING等: ""Design of a Nile red-based NIR fluorescent probe for the detection of hydrogen peroxide in living cells"", 《SPECTROCHIMICA ACTA, PART A: MOLECULAR AND BIOMOLECULAR SPECTROSCOPY》, vol. 233, pages 1 - 5 *
ZHIGANG YANG等: ""A Nile Red/BODIPY-based bimodal probe sensitive to changes in micropolarity and microviscosity of endoplasmic reticulum"", 《CHEMCOMM》, vol. 50, pages 11672 - 11675 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114656441A (zh) * 2022-04-02 2022-06-24 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 一类不对称近红外有机荧光探针及其合成方法与应用

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