CN115710299A - 肝靶向的早期药物性肝炎和自身免疫性肝炎的荧光/光声双模态探针 - Google Patents

肝靶向的早期药物性肝炎和自身免疫性肝炎的荧光/光声双模态探针 Download PDF

Info

Publication number
CN115710299A
CN115710299A CN202211349415.0A CN202211349415A CN115710299A CN 115710299 A CN115710299 A CN 115710299A CN 202211349415 A CN202211349415 A CN 202211349415A CN 115710299 A CN115710299 A CN 115710299A
Authority
CN
China
Prior art keywords
probe
hcy
fluorescence
photoacoustic
liver
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
Application number
CN202211349415.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN115710299B (zh
Inventor
苏冬冬
张勇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing University of Technology
Original Assignee
Beijing University of Technology
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing University of Technology filed Critical Beijing University of Technology
Priority to CN202211349415.0A priority Critical patent/CN115710299B/zh
Priority to US18/092,300 priority patent/US20240165272A1/en
Publication of CN115710299A publication Critical patent/CN115710299A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN115710299B publication Critical patent/CN115710299B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/0059Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence
    • A61B5/0071Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence by measuring fluorescence emission
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/0093Detecting, measuring or recording by applying one single type of energy and measuring its conversion into another type of energy
    • A61B5/0095Detecting, measuring or recording by applying one single type of energy and measuring its conversion into another type of energy by applying light and detecting acoustic waves, i.e. photoacoustic measurements
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/145Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue
    • A61B5/1455Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue using optical sensors, e.g. spectral photometrical oximeters
    • A61B5/14551Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue using optical sensors, e.g. spectral photometrical oximeters for measuring blood gases
    • A61B5/14556Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue using optical sensors, e.g. spectral photometrical oximeters for measuring blood gases by fluorescence
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/42Detecting, measuring or recording for evaluating the gastrointestinal, the endocrine or the exocrine systems
    • A61B5/4222Evaluating particular parts, e.g. particular organs
    • A61B5/4244Evaluating particular parts, e.g. particular organs liver
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K49/00Preparations for testing in vivo
    • A61K49/0002General or multifunctional contrast agents, e.g. chelated agents
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K49/00Preparations for testing in vivo
    • A61K49/001Preparation for luminescence or biological staining
    • A61K49/0013Luminescence
    • A61K49/0017Fluorescence in vivo
    • A61K49/0019Fluorescence in vivo characterised by the fluorescent group, e.g. oligomeric, polymeric or dendritic molecules
    • A61K49/0021Fluorescence in vivo characterised by the fluorescent group, e.g. oligomeric, polymeric or dendritic molecules the fluorescent group being a small organic molecule
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K49/00Preparations for testing in vivo
    • A61K49/001Preparation for luminescence or biological staining
    • A61K49/0013Luminescence
    • A61K49/0017Fluorescence in vivo
    • A61K49/005Fluorescence in vivo characterised by the carrier molecule carrying the fluorescent agent
    • A61K49/0052Small organic molecules
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K49/00Preparations for testing in vivo
    • A61K49/22Echographic preparations; Ultrasound imaging preparations ; Optoacoustic imaging preparations
    • A61K49/221Echographic preparations; Ultrasound imaging preparations ; Optoacoustic imaging preparations characterised by the targeting agent or modifying agent linked to the acoustically-active agent

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Gastroenterology & Hepatology (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Endocrinology (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)

Abstract

本发明公开了肝靶向的早期药物性肝炎和自身免疫性肝炎的荧光/光声双模态成像探针,所述的探针化合物结构如式I所示。该探针本身荧光/光声双模态信号极弱,与超氧阴离子特异性响应后荧光/光声双模态信号显着增强。该探针不仅制备方法简单,具有高灵敏度、高选择性和肝靶向性,而且还成功用于早期药物性肝炎和自身免疫性肝炎中超氧阴离子浓度和分布的可视化,在生物医药领域具有广阔的应用前景。
Figure DDA0003919286160000011

Description

肝靶向的早期药物性肝炎和自身免疫性肝炎的荧光/光声双 模态探针
技术领域
本发明涉及小分子荧光/光声双模态探针可视化观察
Figure BDA0003919286140000016
在活体内的位置和表达水平,具体地说是一种基于半花菁染料为荧光团的探针hCy-Tf-CA可以对内源
Figure BDA0003919286140000017
含量进行精确检测,属于荧光/光声双模态探针技术领域。
背景技术
肝脏是人体的主要代谢器官之一,在人体的新陈代谢中起着至关重要的作用。但肝脏更容易接触各种不利因素,比如药物过量、肠道微生物的毒性代谢物和过敏等,可能会导致肝部炎症,造成不同程度的肝脏损伤和肝功能减退。目前肝炎的发病率持续上升,如果没有接受及时且适当的治疗,病情可能会加重,造成更严重的并发症。因此,肝炎及时且准确的检测能够为疾病的治疗提供处理时间和宝贵的机会,能够有效缓解病情,降低相关疾病的死亡率。目前,临床上对肝炎的检测主要依赖对丙氨酸氨基转移酶和天冬氨酸氨基转移酶在血清中含量的检测,是临床诊断的金标准。但是早期肝炎非常容易被漏诊,主要原因在于此阶段未出现明显症状,并且这两个血检指标仍处于正常范围。因此,一种能够实时原位地检测早期肝炎状况,并能够提供准确的病理学信息的检测手段对于准确诊断肝炎和深入了解肝炎相关生理病理过程具有重要意义。
活性氧(Reactiveoxygenspecies,ROS)是氧化应激的主要参与者,高水平的ROS通常与疾病相关。值得注意的是,
Figure BDA0003919286140000011
在肝细胞氧化应激的早期就出现明显的上调,是一种早期的ROS,随后发生反应生成其它次级ROS和活性氮分子。因此,
Figure BDA0003919286140000012
与肝功能紊乱密切相关,可以作为一种早期标志物,进一步预测肝脏炎症和肝细胞损伤。但是
Figure BDA0003919286140000013
的反应活性很高,半衰期很短,普通方法很难对肝脏内的
Figure BDA0003919286140000014
进行检测。因此,需要发展有效的方法,来对肝细胞内的
Figure BDA0003919286140000015
的变化进行准确检测,促进肝脏炎症的准确早诊。
近红外荧光可以无创地观察体内生理病理指标和过程。其中,荧光探针因其高灵敏度、高选择性和高时空分辨率而被广泛应用于生物分子成像。近年来,人们更加重视开发对肝炎早期标志物具有高灵敏度和特异性的荧光探针,有望用于实时原位地检测肝炎。但是成像时同时存在较强的组织散射,大大限制了近红外荧光成像对深层组织病理学状况的准确检测能力。值得注意的是,光声成像结合了光学成像和超声成像的特性,能够对深层组织的病理学状况进行有效检测。因为荧光成像和光声成像的相似性,可以实现一个探针两种模态的成像手段。通过这种二合一的策略,荧光/光声双模态成像探针可同时拥有荧光成像的高灵敏度和光声成像的深组织穿透能力,在生物成像领域是一种富有前景的成像方式。
另外,活体成像探针的发展十分迅速,但仍有许多需要解决的问题,比如探针分子快速清除和不可控的体内行为导致的病灶部位信号强度弱、成像对比度低的问题。提高成像探针的剂量可以解决以上为题,但是会面临潜在的代谢压力。主动靶向策略是一种提高成像性能的常用策略。比如基于肝细胞表面丰富的半乳糖受体,半乳糖修饰可以明显提升成像探针在肝脏的积累能力。因此,在靶向基团方面又更多的选择可以促进肝靶向探针的设计,促进肝脏疾病的有效诊断。胆酸是胆汁酸的一种,在肝脏表面有多种受体,是一种探针设计的理想靶向基团。
为了克服活体内检测肝脏炎症准确度差的问题,实现对肝脏炎症病灶的的准确成像,迫切需要开发肝脏炎症早期标志物响应的,同时拥有肝靶向能力的荧光/光声双模态成像探针,实现肝脏原位
Figure BDA0003919286140000021
的高灵敏度且可深层检测的荧光/光声双模态成像,以对肝脏的炎症进行准确早诊。
发明内容
本发明要解决的技术问题:提供一种针对
Figure BDA0003919286140000022
的荧光/光声双模态成像探针及其制备方法和对肝脏炎症的活体成像,所述探针具有肝脏靶向能力和肝脏内
Figure BDA0003919286140000023
荧光/光声双模态原位成像的优势。同时提供一种高灵敏度和选择性的荧光/光声双模态探针,通过荧光/光声双模态成像观察
Figure BDA0003919286140000024
在肝脏炎症发生的早期阶段的浓度水平变化,并通过荧光/光声双模态两种信号反馈出来,实现肝脏炎症的早期可视化。
为了解决上述技术问题,采取的技术方案如下:
本发明提供一种针对
Figure BDA0003919286140000025
的荧光/光声双模态成像探针,具体分子结构式如下:
Figure BDA0003919286140000031
化合物hCy-Tf-CA
本发明提供一种针对
Figure BDA0003919286140000032
的荧光/光声双模态成像探针的制备方法,步骤包括:
将hCy-NHBoc与三乙胺在无水二氯甲烷溶液中充分混合,在冰浴和氮气保护条件下滴加三氟甲基磺酸酐。在冰浴条件下反应完成后,加入冰水淬灭反应。收集有机相溶液,并经硅胶柱层析法纯化得到紫色固体,即探针前体hCy-Tf-NHBoc。随后将中间体hCy-Tf-NHBoc溶于无水二氯甲烷中,将体积为二氯甲烷三分之一的三氟乙酸加入进去。反应完成后,减压蒸馏除掉反应溶剂,随后固体产物用乙醚清洗获得粗产物hCy-Tf-NH2。粗产物hCy-Tf-NH2与胆酸、苯并三氮唑-N,N,N',N'-四甲基脲六氟磷酸酯、1-羟基苯并三唑、N,N-二异丙基乙胺同时溶于无水N,N-二甲基甲酰胺。反应完成后,使用石油醚除掉反应溶剂,并经硅胶柱层析法纯化得到紫色固体,即肝靶向荧光/光声双模态探针hCy-Tf-CA。
其中,
Figure BDA0003919286140000033
荧光/光声双模态成像探针反应式如下:
Figure BDA0003919286140000041
本发明的另一目的在于提供一种NIR荧光探针对细胞中
Figure BDA0003919286140000042
的检测技术。更重要的目的是通过荧光/光声双模态成像观察
Figure BDA0003919286140000043
在肝脏炎症发生的早期阶段的浓度水平变化,并通过荧光/光声双模态两种信号反馈出来,实现肝脏炎症的早期可视化检测。
相较于现有技术,本发明的有益效果在于:
本发明提供的
Figure BDA0003919286140000048
荧光/光声双模态成像探针能够特异性与
Figure BDA0003919286140000044
发生反应,其荧光强度显着增加17倍,具有良好的稳定性和生物相容性。
本发明的探针分子hCy-Tf-CA,具有高选择性和高灵敏度特性,探针hCy-Tf-CA对细胞内含量较高的金属离子、氧化物、还原性分子、酶分子及其它分子显示出良好的抗干扰能力,仅对
Figure BDA0003919286140000045
显示出快速灵敏的荧光响应。
本发明的探针分子hCy-Tf-CA,显示出很好的生物相容性,并提供了细胞内在不同药物刺激的条件下
Figure BDA0003919286140000046
浓度水平变化的监测。
最终,本发明通过荧光/光声双模态成像的手段以非侵入性方式为活体内实时监控肝脏
Figure BDA0003919286140000047
浓度水平的变化提供了一种可靠的手段,实现肝脏炎症的早期可视化检测。在生物分析检测领域具有广阔的应用前景。
附图说明
图1为实施例1中制得的
Figure BDA0003919286140000049
响应的荧光/光声双模态成像探针hCy-Tf-CA(10μM)在乙醇-磷酸盐缓冲溶液(乙醇/PBS=1/1,v/v,pH=7.4)中对
Figure BDA00039192861400000410
(100μM)的紫外-可见吸收光谱图。
图2为实施例1中制得的探针hCy-Tf-CA(10μM)在乙醇-磷酸盐缓冲溶液(乙醇/PBS=1/1,v/v,pH=7.4)中对
Figure BDA00039192861400000411
(100μM)的荧光光谱图。
图3为实施例1中制得的探针hCy-Tf-CA(10μM)在乙醇-磷酸盐缓冲溶液(乙醇/PBS=1/1,v/v,pH=7.4)中对
Figure BDA0003919286140000051
(100μM)的光声光谱图。
图4为实施例1中制得的探针hCy-Tf-CA(10μM)与不同浓度(0-200μM)的
Figure BDA0003919286140000052
反应10min后的在730nm处荧光强度变化图。
图5为实施例1中制得的探针hCy-Tf-CA(10μM)与浓度为0-100μM的
Figure BDA0003919286140000053
反应10min后在730nm处荧光强度的线性拟合曲线。
图6为实施例1中制得的探针hCy-Tf-CA(10μM)与不同浓度(0-100μM)的
Figure BDA0003919286140000054
反应10min后的在710nm处光声信号变化图。
图7为实施例1中制得的探针hCy-Tf-CA(10μM)对潜在的干扰性分子抗干扰性检测的荧光响应图。
图8为实施例1中制得的不同浓度的探针hCy-Tf-CA在24小时内对HepG2细胞的毒性分析。
图9为实施例1中制得的探针hCy-Tf-CA在HepG2细胞中的荧光成像图。
图10为实施例1中制得的探针hCy-Tf-CA在药物诱导的肝脏炎症小鼠模型中的荧光成像图。
图11为实施例1中制得的探针hCy-Tf-CA在药物诱导的肝脏炎症小鼠模型中的离体器官成像图。
图12为实施例1中制得的探针hCy-Tf-CA在药物诱导的肝脏炎症小鼠模型中的光声成像图。
图13为实施例1中制得的探针hCy-Tf-CA在自身免疫性肝炎小鼠模型中的荧光成像图。
图14为实施例1中制得的探针hCy-Tf-CA在自身免疫性肝炎小鼠模型中的离体器官成像图。
图15为实施例1中制得的探针hCy-Tf-CA在自身免疫性肝炎小鼠模型中的光声成像图。
图16为实施例1中制得的中间体hCy-Tf-NHBoc的核磁共振1H-NMR谱图。
图17为实施例1中制得的中间体hCy-Tf-NHBoc的核磁共振13C-NMR谱图。
图18为实施例1中制得的荧光/光声双模态成像探针hCy-Tf-CA的核磁共振1H-NMR谱图。
图19为实施例1中制得的荧光/光声双模态成像探针hCy-Tf-CA的核磁共振1H-NMR谱图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步的详细说明。
将半花菁染料hCy-NHBoc与三乙胺在无水二氯甲烷溶液中充分混合,在冰浴和氮气保护条件下滴加三氟甲基磺酸酐;在冰浴条件下反应5分钟后,加入冰水淬灭反应;收集有机相溶液,并经硅胶柱层析法纯化得到紫色固体,即探针前体hCy-Tf-NHBoc;随后将中间体hCy-Tf-NHBoc溶于无水二氯甲烷中,将体积为二氯甲烷三分之一的三氟乙酸加入进去;反应5分钟后,减压蒸馏除掉反应溶剂,随后固体产物用乙醚清洗;粗产物hCy-Tf-NH2与胆酸、苯并三氮唑-N,N,N',N'-四甲基脲六氟磷酸酯、1-羟基苯并三唑、N,N-二异丙基乙胺溶于无水N,N-二甲基甲酰胺,反应2小时;使用石油醚除掉反应溶剂,并经硅胶柱层析法纯化得到紫色固体,即肝靶向荧光/光声双模态探针hCy-Tf-CA;其反应路线如下所示:
Figure BDA0003919286140000061
hCy-NHBoc、三氟甲基磺酸酐和三乙胺的摩尔比为1:1.2:1.2;
第一次硅胶柱层析法纯化中甲醇和二氯甲烷体积比为1:50;
hCy-Tf-NHBoc和三氟乙酸的摩尔比为1:536;
hCy-Tf-NH2、胆酸、苯并三氮唑-N,N,N',N'-四甲基脲六氟磷酸酯、1-羟基苯并三唑、N,N-二异丙基乙胺的摩尔比为1:1.2:1.2:2;
第二次硅胶柱层析法纯化中甲醇和二氯甲烷体积比为1:10。
实施例1中制得中间体hCy-Tf-NHBoc和探针hCy-Tf-CA的氢谱(1H NMR)和碳谱(13CNMR),分别如图16-19所示,说明本发明的荧光/光声双模态成像探针hCy-Tf-CA成功合成。
实施例2
探针hCy-Tf-CA与
Figure BDA0003919286140000071
反应前后的紫外-可见吸收光谱研究
在相同实验条件下,向1mL乙醇-磷酸盐缓冲溶液(乙醇/PBS=1/1,v/v,pH=7.4)的中加入10μL探针分子母液(1mM),随后加入
Figure BDA0003919286140000072
储备液(2.5mM),静止反应10分钟后测试溶液体系在反应前后的紫外-可见吸收光谱。参见图1,图1为探针hCy-Tf-CA(10μM)与浓度为
Figure BDA0003919286140000073
反应10min的紫外可见吸收的变化图,由图可知,探针hCy-Tf-CA的在500-650nm之间有一处宽吸收峰,最大吸收峰出现在550nm附近。随着
Figure BDA0003919286140000074
的加入,溶液体系的吸收峰有明显的红移,最大吸收峰出现在725nm处,结果证明,hCy-Tf-CA能够快速与
Figure BDA0003919286140000075
发生反应。
实施例3
探针hCy-Tf-CA与
Figure BDA0003919286140000076
反应前后的荧光光谱研究
在相同实验条件下,向1mL乙醇-磷酸盐缓冲溶液(乙醇/PBS=1/1,v/v,pH=7.4)的中加入10μL探针分子母液(1mM),随后加入
Figure BDA0003919286140000077
储备液(2.5mM),10分钟后测试溶液体系在反应前后的荧光光谱。参见图2,图2为探针hCy-Tf-CA(10μM)与浓度为
Figure BDA0003919286140000078
反应10min的荧光光谱的变化图,由图可知,在680nm激发光的激发下,hCy-Tf-CA本身在730nm处的荧光信号非常弱,可忽略不计,随着
Figure BDA0003919286140000079
的加入,hCy-Tf-CA在730nm处的荧光强度显着增加了17倍;同时,在IVIS小动物荧光成像系统中(λex=675nm,λem=760nm)可观察到探针hCy-Tf-CA与
Figure BDA00039192861400000710
共孵育后的荧光强度显著增强(图2的插图)。这种
Figure BDA00039192861400000711
响应性的荧光增强可归因于识别基团三氟甲基磺酸基团与
Figure BDA00039192861400000712
反应后脱落,恢复了探针本身的酚羟基的供电子能力。结果证明,荧光探针hCy-Tf-CA能够与
Figure BDA00039192861400000713
高灵敏度响应,并使其荧光信号显著增加。该探针hCy-Tf-CA是荧光增强型探针。
实施例4
探针hCy-Tf-CA与
Figure BDA0003919286140000081
反应前后的光声光谱研究
在相同实验条件下,向1mL乙醇-磷酸盐缓冲溶液(乙醇/PBS=1/1,v/v,pH=7.4)的中加入10μL探针分子母液(1mM),随后加入
Figure BDA0003919286140000082
储备液(2.5mM),10分钟后测试溶液体系在反应前后的光声光谱。参见图3,图3为探针hCy-Tf-CA(10μM)与浓度为
Figure BDA0003919286140000083
反应10min的光声光谱的变化图,由图可知,hCy-Tf-CA本身在710nm处的光声信号非常弱,随着
Figure BDA0003919286140000084
的加入,hCy-Tf-CA在710nm处的荧光强度显着增加了7倍。结果证明,探针hCy-Tf-CA能够与
Figure BDA0003919286140000085
高灵敏度响应,并使其光声信号显著增加。该探针hCy-Tf-CA是光声增强型探针。
实施例5
探针hCy-Tf-CA与不同浓度
Figure BDA0003919286140000086
响应前后的荧光强度变化研究
在相同实验条件下,向1mL乙醇-磷酸盐缓冲溶液(乙醇/PBS=1/1,v/v,pH=7.4)的中加入10μL探针分子母液(1mM),随后进行
Figure BDA0003919286140000087
滴定实验,10分钟后测试溶液体系在反应前后的荧光光谱。并参见图4,图4为本发明制得的探针hCy-Tf-CA(10μM)与不同浓度的
Figure BDA0003919286140000088
(0、20、40、60、80、100、150、200μM)反应10min后的730nm荧光强度变化,由图4可知,随着加入的
Figure BDA0003919286140000089
浓度的升高,探针hCy-Tf-CA在730nm处的荧光强度逐渐增强;当
Figure BDA00039192861400000810
的浓度达到100μM时,荧光信号达到最大值,此外,从图5中可以看出,在0-100μM范围内,荧光强度与
Figure BDA00039192861400000811
的浓度具有很好的线性关系。结果表明,通过荧光信号观察到探针hCy-Tf-CA能灵敏地响应不同浓度的
Figure BDA00039192861400000812
表明探针对
Figure BDA00039192861400000813
具有很好的线性相关性响应。
实施例6
探针hCy-Tf-CA与不同浓度
Figure BDA00039192861400000814
响应前后的光声强度变化研究
在相同实验条件下,向1mL乙醇-磷酸盐缓冲溶液(乙醇/PBS=1/1,v/v,pH=7.4)的中加入10μL探针分子母液(1mM),随后进行
Figure BDA00039192861400000815
滴定实验,10分钟后测试溶液体系在反应前后的荧光光谱。并参见图6,图6为本发明制得的探针hCy-Tf-CA(10μM)与不同浓度的
Figure BDA00039192861400000816
(0、20、40、60、80、100μM)反应10min后的710nm光声信号强度变化,由图6可知,随着加入的
Figure BDA00039192861400000817
浓度的升高,探针hCy-Tf-CA在710nm处的光声强度逐渐增强;同时,在光声成像系统中可观察到探针hCy-Tf-CA与不同浓度
Figure BDA00039192861400000818
共孵育后的光声强度逐渐增强(图6的插图)。结果表明,通过光声信号观察到探针hCy-Tf-CA能灵敏地响应低浓度的
Figure BDA0003919286140000091
表明探针对
Figure BDA0003919286140000092
具有良好的响应性能。
实施例7
探针hCy-Tf-CA对
Figure BDA0003919286140000093
的选择性识别
在相同实验条件下,向1mL乙醇-磷酸盐缓冲溶液(乙醇/PBS=1/1,v/v,pH=7.4)的中加入10μL探针分子母液(1mM),随后滴加各种细胞内潜在干扰物(Na+,K+,Ca2+,Mg2+,Zn2 +,Cu2+,HS-,HClO,H2O2,·OH,ONOO-,葡萄糖,谷胱甘肽,半胱氨酸,维他命C,硝基还原酶,碱性磷酸酶,β-半乳糖苷酶和亮氨酸氨肽酶)储备液(最终溶液体系内浓度为离子与小分子:100μM,酶分子:0.1U·mL-1),随后测试其在730nm处的荧光强度。参见图7,图7为本发明制得的探针hCy-Tf-CA对不同干扰物的荧光响应,由图可知,在hCy-Tf-CA与潜在干扰物孵育后,荧光可忽略不计。只有与
Figure BDA0003919286140000094
反应后探针hCy-Tf-CA显示出强烈的荧光信号。因此,这些潜在干扰物在生物体内几乎不会对后续的细胞实验和体内应用产生影响,这说明本发明制备的探针hCy-Tf-CA具有良好的响应选择性。
综上所述,本发明制得的荧光/光声双模态探针hCy-Tf-CA在体外具有高灵敏的
Figure BDA0003919286140000095
检测能力,可以达到细胞和活体成像的要求。
实施例8
探针hCy-Tf-CA的生物相容性测试
实施例8依据实施例1制得的荧光/光声双模态成像探针hCy-Tf-CA对HepG2细胞进行CCK-8毒性测试。将HepG2细胞接种于96孔板上,密度为每孔6×105个细胞,37℃孵育24小时,将细胞用培养基洗涤一遍,然后在37℃下与各种浓度的探针hCy-Tf-CA(1、2、4、8、10μM)孵育24小时,随后弃去培养基,在每个孔中加入含有10μL CCK-8的100μL培养基的混合溶液,在37℃培养箱中孵育60分钟。使用酶标仪测量450nm处的吸光度并记录。用以下公式计算细胞存活率:
细胞存活率计算:细胞存活率(%)=[A(实验组)-A(空白组)]/[A(对照组)-A(空白组)]×100%。
参见图8,图8为细胞存活率结果。不同浓度的hCy-Tf-CA与HepG2细胞共同孵育后,发现即使hCy-Tf-CA浓度高达10μM,hCy-Tf-CA对细胞的毒性仍然较小,测得的细胞存活率可以达到90%以上,这说明合成的hCy-Tf-CA具有良好的生物相容性,可以在细胞水平上验证探针hCy-Tf-CA的成像能力。
实施例9
HepG2细胞中
Figure BDA0003919286140000101
的荧光成像研究
将HepG2细胞铺板至激光共聚焦皿中并培养过夜以达到80%的密度。细胞成像分为五组。在第一组中,探针hCy-Tf-CA(10μM)与HepG2细胞孵育30分钟。在第二组中,HepG2细胞先用脂多糖(lipopolysaccharide,LPS,1μg/mL)和干扰素-伽马(interferon-gamma,INF-γ,50ng/mL)孵育12小时,PBS清洗两遍后再与探针hCy-Tf-CA(10μM)孵育30分钟。在第三组中,HepG2细胞先用LPS、INF-γ和2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物(2,2,6,6-tetramethylpiperidine-N-oxyl,TEMPO,300μM)共同孵育12小时,PBS清洗两遍后再与探针hCy-Tf-CA(10μM)孵育30分钟。第四组和第五组分别用H2O2和Na2SO3(100μM)溶液孵育细胞30分钟,PBS清洗两遍后再与探针hCy-Tf-CA(10μM)孵育30分钟。随后用PBS清洗两遍,除掉残留探针,使用4%的多聚甲醛溶液固定细胞,并用DAPI(0.5μg/mL)细胞核染料溶液染色。细胞成像前用PBS缓冲液洗涤细胞三遍。使用带有DAPI通道(λex=404nm和λem=425-475nm)和Cy5.5通道(λex=639nm,λem=663-738nm)的Nikon Ti-e显微镜进行细胞荧光成像。
参见图10,HepG2细胞与hCy-Tf-CA共孵育后,由于HepG2细胞内源性
Figure BDA0003919286140000102
水平低,细胞内有微弱的荧光信号。而利用LPS/INF-γ刺激HepG2细胞后,细胞内探针的荧光信号明显增强。活性氧清除剂TEMPO处理后,荧光信号明显下降,结果表明hCy-Tf-CA可用于检测细胞中的
Figure BDA0003919286140000103
的浓度水平。H2O2或Na2SO3的处理没有导致荧光信号的明显改变,进一步证明了探针hCy-Tf-CA在细胞成像内的抗干扰能力。
实施例11
荧光/光声双模态成像探针hCy-Tf-CA对药物诱导的肝脏炎症的精确检测
为了荧光/光声双模态成像检测肝脏
Figure BDA0003919286140000104
的浓度水平,通过成像的手段对肝脏炎症进行可视化检测,将Balb/c雌性小鼠随机分为两组:一组小鼠腹腔注射过量APAP(300mg/Kg)致急性炎症性肝损伤,另一组小鼠同时进行PBS处理作为对照组,30分钟后分别静脉给药hCy-Tf-CA(50μM,100μL),随后进行荧光/光声双模态成像。使用IVIS小动物荧光成像系统(Perkin Elmer,λex=675nm,λem=760nm)和小动物光声成像系统(InVision256-TF,λex=710nm)成像进行观察。
参见图10,通过在注射探针hCy-Tf-CA不同时间(0、30、60、90、120分钟)点后进行成像观察。在注射探针hCy-Tf-CA之后,小鼠腹部的荧光信号随着时间不断增强。注射1小时后,APAP处理的小鼠腹部的近红外荧光信号明显高于对照组,证明探针分子通过静脉进入肝脏,并被肝脏内病理水平的
Figure BDA0003919286140000111
转化为激活状态的荧光团。参见图11,器官离体成像发现近红外荧光信号主要集中在肝脏,其他器官(心、脾、肺、肾)中的荧光信号几乎可以忽略,且APAP处理小鼠的肝脏近红外荧光信号明显强于健康小鼠,与体内成像一致。参见图12,在光声成像的横切面图像上,可看到APAP处理的小鼠肝部的光声信号随着时间逐渐增强,激活的hCy-CA的PA信号可指示肝脏
Figure BDA0003919286140000112
的浓度水平,且APAP处理小鼠的肝脏PA信号明显高于对照组小鼠。这些结果表明,hCy-Tf-CA具有良好的肝脏靶向能力,并能够对病理水平的
Figure BDA0003919286140000113
进行灵敏度响应,最终肝脏炎症的状况被荧光/光声双模态成像信号反馈出来,因此探针hCy-Tf-CA可以作为有效的荧光/光声双模态探针来可视化检测肝脏炎症。
实施例12
荧光/光声双模态成像探针hCy-Tf-CA对自身免疫性肝炎的精确检测
为了实现荧光/光声双模态成像手段对自身免疫性肝炎进行可视化检测,将Balb/c雌性小鼠随机分为两组:一组小鼠静脉注射刀豆蛋白A(Concanavalin A,Con A,20mg/Kg)致自身免疫性肝炎,另一组小鼠同时进行PBS处理作为对照组,2小时后分别静脉给药hCy-Tf-CA(50μM,100μL)后进行荧光/光声双模态成像。使用IVIS小动物活体成像系统(PerkinElmer,λex=675nm,λem=760nm)和小动物光声成像系统(InVision256-TF,λex=710nm)成像进行观察。
参见图13,在注射探针后,不同给药组小鼠的代表性近红外荧光图像在预定的时间点被记录下来,健康小鼠腹部近红外荧光信号微弱,而Con A给药组小鼠肝脏区可观察到明显的近红外荧光信号,并随着时间的推移逐渐增强。参见图14,两组小鼠的近红外荧光信号主要位于肝脏,并且Con A给药组小鼠的信号明显强于对照组。参见图15,小鼠光声成像图像的肝区横切面光声信号表现出类似的趋势。Con A处理小鼠肝脏PA信号随着时间迅速增加,在成像2h时的光声信号明显强于对照组小鼠,这说明了探针hCy-Tf-CA能够通过荧光与光声成像信号的差异来检测自身免疫性肝炎。
上述仅为本发明的优选具体实施方式,并非是对本发明作其它形式的限制,任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但本发明的设计构思并不局限于此,凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动,均应属于侵犯本发明保护范围的行为。

Claims (3)

1.肝靶向的早期药物性肝炎和自身免疫性肝炎的荧光/光声双模态探针hCy-Tf-CA,其特征在于,该探针结构如下所示:
Figure FDA0003919286130000011
2.制备如权利要求1所述的荧光/光声双模态探针hCy-Tf-CA的方法,其特征在于,包括如下步骤:
将半花菁染料hCy-NHBoc与三乙胺在无水二氯甲烷溶液中充分混合,在冰浴和氮气保护条件下滴加三氟甲基磺酸酐;在冰浴条件下反应5分钟后,加入冰水淬灭反应;收集有机相溶液,并经硅胶柱层析法纯化得到紫色固体,即探针前体hCy-Tf-NHBoc;
随后将中间体hCy-Tf-NHBoc溶于无水二氯甲烷中,将体积为二氯甲烷三分之一的三氟乙酸加入进去;反应5分钟后,减压蒸馏除掉反应溶剂,随后固体产物用乙醚清洗;粗产物hCy-Tf-NH2与胆酸、苯并三氮唑-N,N,N',N'-四甲基脲六氟磷酸酯、1-羟基苯并三唑、N,N-二异丙基乙胺溶于无水N,N-二甲基甲酰胺,反应2小时;使用石油醚除掉反应溶剂,并经硅胶柱层析法纯化得到紫色固体,即肝靶向荧光/光声双模态探针hCy-Tf-CA;
其反应路线如下所示:
Figure FDA0003919286130000021
hCy-NHBoc、三氟甲基磺酸酐和三乙胺的摩尔比为1:1.2:1.2;
第一次硅胶柱层析法纯化中甲醇和二氯甲烷体积比为1:50;
hCy-Tf-NHBoc和三氟乙酸的摩尔比为1:536;
hCy-Tf-NH2、胆酸、苯并三氮唑-N,N,N',N'-四甲基脲六氟磷酸酯、1-羟基苯并三唑、N,N-二异丙基乙胺的摩尔比为1:1.2:1.2:2;
第二次硅胶柱层析法纯化中甲醇和二氯甲烷体积比为1:10。
3.根据权利要求1所述探针在
Figure FDA0003919286130000022
的荧光/光声双模态检测中的应用,其特这在于,用于作为
Figure FDA0003919286130000023
含量的荧光/光声双模态检测的探针、或者作为细胞及早期药物性肝炎和自身免疫性肝炎中
Figure FDA0003919286130000024
分布和变化的检测的探针。
CN202211349415.0A 2022-10-31 2022-10-31 肝靶向的早期药物性肝炎和自身免疫性肝炎的荧光/光声双模态探针 Active CN115710299B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211349415.0A CN115710299B (zh) 2022-10-31 2022-10-31 肝靶向的早期药物性肝炎和自身免疫性肝炎的荧光/光声双模态探针
US18/092,300 US20240165272A1 (en) 2022-10-31 2022-12-31 Liver-targeted fluorescence/photoacoustic dual-modal probe for early detecting drug-induced hepatic inflammation and autoimmune hepatitis

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211349415.0A CN115710299B (zh) 2022-10-31 2022-10-31 肝靶向的早期药物性肝炎和自身免疫性肝炎的荧光/光声双模态探针

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN115710299A true CN115710299A (zh) 2023-02-24
CN115710299B CN115710299B (zh) 2024-05-24

Family

ID=85231764

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211349415.0A Active CN115710299B (zh) 2022-10-31 2022-10-31 肝靶向的早期药物性肝炎和自身免疫性肝炎的荧光/光声双模态探针

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20240165272A1 (zh)
CN (1) CN115710299B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116425820A (zh) * 2023-04-14 2023-07-14 湘潭大学 一种靶向性硝基还原酶荧光探针的制备和应用

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1239548A (zh) * 1997-08-04 1999-12-22 东燃株式会社 用于检测或者测定病毒的方法
CN101023098A (zh) * 2004-09-22 2007-08-22 株式会社先端生命科学研究所 乙肝病毒s抗原的检测方法
CN114437053A (zh) * 2021-12-22 2022-05-06 山东师范大学 一种纳米探针与其在检测高尔基体中超氧阴离子的应用

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1239548A (zh) * 1997-08-04 1999-12-22 东燃株式会社 用于检测或者测定病毒的方法
CN101023098A (zh) * 2004-09-22 2007-08-22 株式会社先端生命科学研究所 乙肝病毒s抗原的检测方法
CN114437053A (zh) * 2021-12-22 2022-05-06 山东师范大学 一种纳米探针与其在检测高尔基体中超氧阴离子的应用

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116425820A (zh) * 2023-04-14 2023-07-14 湘潭大学 一种靶向性硝基还原酶荧光探针的制备和应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN115710299B (zh) 2024-05-24
US20240165272A1 (en) 2024-05-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9724431B2 (en) Tumor-targeting multi-mode imaging method for living body based on gold nanoclusters
DE60223176T2 (de) Metallkomplexverbindungen
KR102255333B1 (ko) Mr에서 대사 마커로서 사용되는 과분극화된 에스테르
CN115710299A (zh) 肝靶向的早期药物性肝炎和自身免疫性肝炎的荧光/光声双模态探针
WO2020159448A1 (en) Molecular renal probes for detecting acute kidney injury
US9034928B2 (en) Methods for metabolic imaging
Wang et al. A highly sensitive NIR fluorescence probe for hypoxia imaging in cells and ulcerative colitis
Lin et al. Ultrasensitive near-infrared fluorescence probe activated by nitroreductase for in vivo hypoxia detection
CN112341472B (zh) 一种酪氨酸酶激活的双淬灭诊疗前药及其制备
US6239145B1 (en) Nitroxyl compounds and drugs and reagents containing the same as the active ingredient
CN113072574A (zh) 一种氟硼甲瓉类近红外二区荧光染料、制备方法及应用
EP2584356B1 (en) Method for detection of urothelial cancer
CN113045599B (zh) 一种高对比度区分癌细胞/组织的方法及荧光探针的制备
Xiao et al. In vivo nano contrast-enhanced photoacoustic imaging for dynamically lightening the molecular changes of rheumatoid arthritis
EP3015855A1 (en) Metal biosensors based on compounds with metal-sensitive chemical shifts for magnetic resonance spectroscopy and imaging
CN112694469A (zh) 基于吡啰红肼的HOCl荧光探针、制备方法及应用
Wen et al. Unveiling the hypoxia-induced mitophagy process through two-channel real-time imaging of NTR and viscosity under the same excitation
CN111068073B (zh) 近红外二区荧光造影剂及其制备方法和应用
CN105214103B (zh) 用于恶性肿瘤和心脑血管相关疾病早期快速检测及多模态成像的金属离子试剂和影像制剂
Zhang et al. TICT improved NIR emission and lysosome-specific functional dye visualizing viscosity in disease model
CN118005709A (zh) 基于偶氮还原酶激活的CDDO-Me/Ozanimod共前药及其制备方法和应用
Xu et al. Acid-promoted fluorescent probe for monitoring endogenous methylglyoxal in tumors and gastritis
CN114632079B (zh) 一种基于青蒿素的铁池靶向分子影像探针制备及其应用
CN114656495B (zh) 一种用于监测斑马鱼胚胎发育阶段中锌离子浓度变化的荧光探针
Zhang et al. Dynamic monitoring of the fibrosis disease by a collagen targeting near infrared probe

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