CN111233754B - 基于铂配合物的磷光探针及其在次氯酸检测中的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种过渡金属铂配合物磷光探针及其在检测次氯酸方面的应用。其发光强度随着次氯酸浓度的增加而降低，在一定浓度范围内呈线性相关，是一类优异的“Turn‑off”型磷光探针，该探针选择性好，仅能够对次氯酸特异性响应，而对其他阳离子、阴离子、部分含硫氨基酸和其他活性氧物种没有响应，该探针还具有灵敏度高、响应时间短(<5s)、pH稳定性好的优势，可以实现对次氯酸的特异性、实时检测，是一种很好的检测次氯酸的磷光探针。

Description

基于铂配合物的磷光探针及其在次氯酸检测中的应用
技术领域
本发明属于分子探针技术领域，具体涉及一种基于铂配合物的磷光探针及其在次氯酸检测中的应用。
背景技术
近年来，活性氧(Reactive oxygen species，ROS)逐渐成为生命科学领域研究的热点，活性氧是由氧分子单电子还原生成的活性物质，包括超氧自由基(O2 –)、过氧化氢(H2O2)、单线态氧(1O2)、羟自由基(·OH)、次氯酸(HClO)和次氯酸根(ClO–)等，其中，次氯酸是一种较为常见的活性氧物种，生物体内源性HClO由髓过氧化物酶(MPO)介导产生，次氯酸具有高反应活性和较短的寿命，是一种重要的氧化剂，在生理状态下发挥抗微生物效应，起到保护机体的作用，次氯酸作为细胞内和细胞间的信号分子，参与调节许多生理和病理的活动过程，而异常的次氯酸水平与损伤、衰老、炎症和癌症等密切相关。
目前，化学发光是探测生物体系次氯酸最方便和灵敏的方法之一，其原理是探针分子与次氯酸发生特定反应后，其光学性质发生显著改变，通常表现为发光强度的改变或发射波长的变化，通过监测发光情况从而反映次氯酸分布。
目前所报导的检测次氯酸的方法大多是利用小分子荧光探针，因具有灵敏度高、选择性好、检测限低等优点而被广泛研究，在次氯酸检测和细胞成像上取得了***的成果，同时在机理研究方面也有比较完善和深刻的理论基础，但在生物体系内，有机荧光探针也面临背景干扰明显、稳定性不足和准确性偏低等问题，为了克服这些缺点，越来越多的科研工作者将目光转向磷光分子探针，相比于单线态发光的有机荧光分子探针，基于过渡金属配合物的磷光分子探针大多属于三线态的发光，由于重原子效应导致的自旋-轨道耦合作用，造成单线态-三线态混合，提高了量子效率。特别是具有d6、d8和d10电子构型的Ru(II)-、Os(II)-、Re(I)-、Ir(III)-、Cu(I)-、Pt(II)-和Au(I)-配合物，不仅拥有不弱于荧光探针的实时检测、微量乃至痕量检测的能力，还具有稳定性高、发光效率高、发光寿命长、Stokes位移大、激发和发射光谱易调节等优点，在生物传感和细胞成像领域引起人们的广泛关注，成为富有发展前景的新型生物成像材料。
文献检索结果显示，目前磷光探针主要聚焦于Ru(II)或Ir(III)配合物，而铂配合物探针相关研究还较少，尚处于起步阶段。关于铂配合物分子探针的制备和应用，尽管国内外学者开展了一些探讨，或者利用铂配合物长发光寿命特性直接用于细胞成像，或者检测细胞内氧分子；“Turn-off”型铂配合物磷光探针用于次氯酸检测的研究，迄今鲜有论文发表。
发明内容
基于此，有必要提供一种基于铂配合物的磷光探针及其在次氯酸检测中的应用，该探针为HClO相关疾病的诊断、治疗效果评价等方面提供更多可用的检测手段，该探针还具有灵敏度高、响应时间短(<5s)、pH稳定性好的优势，可以实现对次氯酸的特异性、实时检测，同时该探针的检测性能相对于传统的检测方法检测效率更高，检测结果更精确，对次氯酸具有高选择性，而对其他阳离子、阴离子、部分含硫氨基酸和其他活性氧物种没有响应，对提升我国居民健康水平具有重要的现实意义和价值。
其技术方案如下：
本发明采用的技术方案是其结构如下：
Figure BDA0002374583290000031
R为H，-CH3，-C2H5，-Ar，-OH和-CHO其中的一种或几种。
所述的基于铂配合物的磷光探针的制备方法，包括以下步骤:(1)将化合物
Figure BDA0002374583290000032
溶于***并冷却至-78℃，在氮气保护下缓慢滴加正丁基锂溶液(1.1eq，2.5M溶于正己烷)，搅拌5分钟后，缓慢滴加含有化合物/>
Figure BDA0002374583290000033
的***溶液(1.0eq)，氮气保护下，在-78℃反应1h，然后升至室温后向反应后的溶液中加入饱和醋酸铵猝灭多余的正丁基锂，然后使用乙酸乙酯萃取，收集有机相1，通过MgSO4对有机相1干燥、过滤、除去溶剂，得到化合物
Figure BDA0002374583290000034
(2)将所述化合物
Figure BDA0002374583290000035
溶于醋酸中,并加入5％(v/v)的浓硫酸和5％(v/v)的醋酸酐，将混合溶液回流反应6h，反应结束后，将混合液溶于水中，使用乙酸乙酯对其萃取，MgSO4干燥、过滤、浓缩得粗产品1，然后将粗产品1柱层析得到白色固体化合物
Figure BDA0002374583290000036
(3)按将所述化合物
Figure BDA0002374583290000037
溶于1,4-二氧六环和水的混合溶剂中(4:1)，加入Pd(PPh3)4(10％)、K2CO3(2.0eq)和R基团取代的苯硼酸(1.1eq)，在氮气保护下回流反应14～18h，反应结束后除去溶剂，然后使用CH2Cl2萃取，收集有机相2，通过MgSO4对有机相2干燥、过滤、浓缩得粗产品2，然后将粗产品2柱层析得到白色固体化合物/>
Figure BDA0002374583290000041
(4)将所述化合物
Figure BDA0002374583290000042
和K2PtCl4(1.2eq)以及TBAB(0.2eq)溶于醋酸中，在氮气保护下回流反应16～22h，反应结束后加入纯水，析出黄色固体，过滤收集，柱层析得到黄色固体化合物/>
Figure BDA0002374583290000043
所述的基于铂配合物磷光探针在次氯酸检测中的应用。
本发明的有益效果是：这种基于铂配合物磷光探针易于制备，其发光强度随着次氯酸浓度的增加而降低，在一定浓度范围内呈线性相关，是一类优异的“Turn-off”型磷光探针，该探针选择性好，仅能够对次氯酸特异性响应，对次氯酸具有高选择性，而对其他阳离子、阴离子、部分含硫氨基酸和其他活性氧物种没有响应，该探针还具有灵敏度高、响应时间短(<5s)、pH稳定性好的优势，可以实现对次氯酸的特异性、实时检测，是一种很好的检测次氯酸的磷光探针。
附图说明
图1是基于铂配合物的磷光探针对次氯酸响应的紫外吸收光谱；
图2是基于铂配合物的磷光探针对次氯酸响应的磷光发射光谱；
图3是基于铂配合物的磷光探针对不同次氯酸浓度响应的磷光强度线性拟合曲线图；
图4是基于铂配合物的磷光探针的离子竞争实验数据图；
图5是基于铂配合物的磷光探针的pH稳定性实验数据图；A1、铂配合物磷光探针。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施方式，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
实施例1
所述基于铂配合物的磷光探针的制备方法，制备步骤如下:
(1)将化合物
Figure BDA0002374583290000051
溶于***并冷却至-78℃，在氮气保护下缓慢滴加正丁基锂溶液(1.1eq，2.5M溶于正己烷)，搅拌5分钟后，缓慢滴加含有化合物/>
Figure BDA0002374583290000052
的***溶液(1.0eq)，氮气保护下，在-78℃反应1h，然后升至室温后向反应后的溶液中加入饱和醋酸铵猝灭多余的正丁基锂，然后使用乙酸乙酯萃取，收集有机相1，通过MgSO4对有机相1干燥、过滤、除去溶剂，得到化合物/>
Figure BDA0002374583290000061
(2)将所述化合物
Figure BDA0002374583290000062
溶于醋酸中,并加入5％(v/v)的浓硫酸和5％(v/v)的醋酸酐，将混合溶液回流反应6h，反应结束后，将混合液溶于水中，使用乙酸乙酯对其萃取，MgSO4干燥、过滤、浓缩得粗产品1，然后将粗产品1柱层析得到白色固体化合物
Figure BDA0002374583290000063
产率62％；
(3)按将所述化合物
Figure BDA0002374583290000064
溶于1,4-二氧六环和水的混合溶剂中(4:1)，加入Pd(PPh3)4(10％)、K2CO3(2.0eq)和4-甲酰基苯硼酸(1.1eq)，在氮气保护下回流反应14～18h，反应结束后除去溶剂，然后使用CH2Cl2萃取，收集有机相2，通过MgSO4对有机相2干燥、过滤、浓缩得粗产品2，然后将粗产品2柱层析得到白色固体化合物/>
Figure BDA0002374583290000065
产率82％；/>
(4)将所述化合物
Figure BDA0002374583290000066
和K2PtCl4(1.2eq)以及TBAB(0.2eq)溶于醋酸中，在氮气保护下回流反应16～22h，反应结束后加入纯水，析出黄色固体，过滤收集，柱层析得到黄色固体化合物/>
Figure BDA0002374583290000071
产率71％。
实施例2基于铂配合物的磷光探针对次氯酸响应的紫外吸收光谱测试
紫外吸收光谱测试浓度为15μM，测试溶剂为THF/PB＝1/1的混合溶液，图1为铂配合物的磷光探针在加入不同浓度的次氯酸后的紫外吸收光谱图，如图1所示，随着次氯酸根浓度的增加，铂配合物的磷光探针在237nm处的吸收峰略有上升，在260nm处的吸收峰逐渐降低，且移动至272nm，在306nm处的吸收峰明显下降，在320～366nm范围内的吸收略有增强，而在428nm处的吸收峰则完全消失。该结果从一定程度上说明铂配合物的磷光探针在与次氯酸作用后结构发生了改变，导致紫外吸收情况发生改变。
实施例3基于铂配合物的磷光探针对次氯酸响应的磷光发射光谱测试。
磷光发射光谱测试浓度为50μM，测试溶剂为THF/PB＝1/1的混合溶液，图2为铂配合物的磷光探针在加入不同浓度的次氯酸后的磷光发射光谱，如图2所示，最大发射波长是563nm，随着次氯酸浓度的增大(0～75μM)，铂配合物的磷光探针的磷光强度逐渐减弱，从而可实现对次氯酸的磷光响应检测。
实施例4基于铂配合物的磷光探针对不同次氯酸浓度响应的磷光强度线性拟合曲线实验。
通过铂配合物的磷光探针对不同次氯酸浓度响应的磷光强度进行线性拟合，得到的曲线如图3所示，铂配合物的磷光探针对5～55μM浓度范围内的次氯酸具有良好的线性磷光响应，从而能够实现对次氯酸的定量检测。
实施例5基于铂配合物的磷光探针的离子竞争实验。
该实施例考察了铂配合物的磷光探针对次氯酸和不同待测物的磷光光谱响应情况，待测物1-25分别是Cys、Hcy、GSH、H2O2、·OH、1O2、·OtBu、TBHP、ClO-、Mn2+、Al3+、Fe2+、Mg2 +、Zn2+、Cu2+、NO2 -、NO3 -、Cl-、SO4 2-、SO3 2-、HSO3 -、S2O3 2-、S2O8 2-、CO3 2-和HCO3 -，配制的铂配合物的磷光探针浓度为20μM，测试溶剂为THF/PB＝1/1的混合溶液，加入的次氯酸浓度是50μM，其他分析物的浓度为200μM，图4结果表明，除次氯酸外，其他活性氧物种和常见的干扰离子并不能使铂配合物的磷光探针产生明显的磷光变化，证明铂配合物的磷光探针对次氯酸具有高选择性。
实施例6基于铂配合物的磷光探针的pH稳定性实验。
该实施例对比了在不同pH条件下，未加次氯酸和加入次氯酸后，铂配合物的磷光探针的磷光强度，配制的铂配合物的磷光探针浓度为20μM，测试溶剂为THF/PB＝1/1的混合溶液。结果如图5所示，在pH 5～9范围内，铂配合物的磷光探针稳定性较好，磷光强度变化不明显；加入50μM次氯酸后，所有pH条件下的磷光都基本消失。证明了在pH 5～9范围内，铂配合物的磷光探针具有较好的稳定性，对其进一步在生物体内的应用奠定了良好的基础。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (3)

1.基于铂配合物的磷光探针，其特征在于，其结构如下：
Figure FDA0004188715270000011
2.根据权利要求1所述的基于铂配合物的磷光探针的制备方法，其特征在于，包括以下步骤:(1)将化合物
Figure FDA0004188715270000012
溶于***并冷却至-78℃，在氮气保护下缓慢滴加正丁基锂溶液，搅拌5分钟后，缓慢滴加含有化合物/>
Figure FDA0004188715270000013
的***溶液，在氮气保护下，在温度-78℃反应1h，然后升至室温后向反应后的溶液中加入饱和醋酸铵猝灭多余的正丁基锂，然后使用乙酸乙酯萃取，收集有机相1，通过MgSO4对有机相1干燥、过滤、除去溶剂，得到化合物
Figure FDA0004188715270000014
(2)将所述化合物
Figure FDA0004188715270000015
溶于醋酸中,并加入5％，v/v的浓硫酸和5％，v/v的醋酸酐，将混合溶液回流反应6h，反应结束后，将混合液溶于水中，使用乙酸乙酯对其萃取，MgSO4干燥、过滤、浓缩得粗产品1，然后将粗产品1柱层析得到白色固体化合物
Figure FDA0004188715270000016
(3)按将所述化合物
Figure FDA0004188715270000021
溶于1,4-二氧六环和水的混合溶剂中，加入Pd(PPh3)4、K2CO3和R基团取代的苯硼酸，在氮气保护下回流反应14～18h，反应结束后除去溶剂，然后使用CH2Cl2萃取，收集有机相2，通过MgSO4对有机相2干燥、过滤、浓缩得粗产品2，然后将粗产品2柱层析得到白色固体化合物/>
Figure FDA0004188715270000022
(4)将所述化合物
Figure FDA0004188715270000023
和K2PtCl4以及TBAB溶于醋酸中，在氮气保护下回流反应16～22h，反应结束后加入纯水，析出黄色固体，过滤收集，柱层析得到黄色固体化合物
Figure FDA0004188715270000024
3.一种如权利要求1所述的基于铂配合物磷光探针在制备检测次氯酸探针中的应用。
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