CN113072528B - 一种可逆检测亚硫酸氢根/甲醛的近红外比率荧光探针、制备方法与应用 - Google Patents
一种可逆检测亚硫酸氢根/甲醛的近红外比率荧光探针、制备方法与应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113072528B CN113072528B CN202110402836.4A CN202110402836A CN113072528B CN 113072528 B CN113072528 B CN 113072528B CN 202110402836 A CN202110402836 A CN 202110402836A CN 113072528 B CN113072528 B CN 113072528B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- formaldehyde
- bisulfite
- probe
- compound
- 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.)
- Active
Links
- LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-M Bisulfite Chemical compound OS([O-])=O LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-M 0.000 title claims abstract description 105
- 239000007850 fluorescent dye Substances 0.000 title abstract description 45
- WSFSSNUMVMOOMR-NJFSPNSNSA-N methanone Chemical compound O=[14CH2] WSFSSNUMVMOOMR-NJFSPNSNSA-N 0.000 title abstract description 8
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title description 5
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N Formaldehyde Chemical compound O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 306
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims abstract description 79
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 10
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 34
- 238000000799 fluorescence microscopy Methods 0.000 claims description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 5
- 239000012472 biological sample Substances 0.000 claims description 4
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 claims description 4
- 125000003545 alkoxy group Chemical group 0.000 claims description 3
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 claims description 3
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 claims description 3
- 125000004185 ester group Chemical group 0.000 claims description 3
- 238000012216 screening Methods 0.000 claims description 3
- 125000000542 sulfonic acid group Chemical group 0.000 claims description 3
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 claims 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 abstract description 14
- 230000004044 response Effects 0.000 abstract description 10
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 9
- -1 coumarin compound Chemical class 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 3
- ZYGHJZDHTFUPRJ-UHFFFAOYSA-N benzo-alpha-pyrone Natural products C1=CC=C2OC(=O)C=CC2=C1 ZYGHJZDHTFUPRJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 229960000956 coumarin Drugs 0.000 abstract description 2
- 235000001671 coumarin Nutrition 0.000 abstract description 2
- 229930040373 Paraformaldehyde Natural products 0.000 abstract 1
- 229920002866 paraformaldehyde Polymers 0.000 abstract 1
- 230000007310 pathophysiology Effects 0.000 abstract 1
- 238000004445 quantitative analysis Methods 0.000 abstract 1
- 238000010206 sensitivity analysis Methods 0.000 abstract 1
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 30
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 22
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 22
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 230000008859 change Effects 0.000 description 17
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 16
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 10
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 10
- 239000012043 crude product Substances 0.000 description 7
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 7
- 238000003556 assay Methods 0.000 description 6
- 239000000872 buffer Substances 0.000 description 6
- 238000010992 reflux Methods 0.000 description 6
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- WBLIXGSTEMXDSM-UHFFFAOYSA-N chloromethane Chemical compound Cl[CH2] WBLIXGSTEMXDSM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000004440 column chromatography Methods 0.000 description 5
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 5
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 5
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 5
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Natural products C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 5
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 5
- RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N Sulphur dioxide Chemical compound O=S=O RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 4
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 4
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 4
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 3
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 3
- 230000003834 intracellular effect Effects 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 238000004847 absorption spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 description 2
- 239000012491 analyte Substances 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 2
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 2
- 239000007853 buffer solution Substances 0.000 description 2
- 238000002189 fluorescence spectrum Methods 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 2
- GEHJYWRUCIMESM-UHFFFAOYSA-L sodium sulfite Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])=O GEHJYWRUCIMESM-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- CIHOLLKRGTVIJN-UHFFFAOYSA-N tert‐butyl hydroperoxide Chemical compound CC(C)(C)OO CIHOLLKRGTVIJN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IKHGUXGNUITLKF-UHFFFAOYSA-N Acetaldehyde Natural products CC=O IKHGUXGNUITLKF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 108010028700 Amine Oxidase (Copper-Containing) Proteins 0.000 description 1
- 208000031404 Chromosome Aberrations Diseases 0.000 description 1
- 208000014085 Chronic respiratory disease Diseases 0.000 description 1
- 206010067477 Cytogenetic abnormality Diseases 0.000 description 1
- 230000005778 DNA damage Effects 0.000 description 1
- 231100000277 DNA damage Toxicity 0.000 description 1
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 1
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 1
- 101000615488 Homo sapiens Methyl-CpG-binding domain protein 2 Proteins 0.000 description 1
- KDXKERNSBIXSRK-UHFFFAOYSA-N Lysine Natural products NCCCCC(N)C(O)=O KDXKERNSBIXSRK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004472 Lysine Substances 0.000 description 1
- 102100027159 Membrane primary amine oxidase Human genes 0.000 description 1
- 102100021299 Methyl-CpG-binding domain protein 2 Human genes 0.000 description 1
- 208000002454 Nasopharyngeal Carcinoma Diseases 0.000 description 1
- 206010061306 Nasopharyngeal cancer Diseases 0.000 description 1
- 102000004316 Oxidoreductases Human genes 0.000 description 1
- 108090000854 Oxidoreductases Proteins 0.000 description 1
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 210000004102 animal cell Anatomy 0.000 description 1
- 238000012984 biological imaging Methods 0.000 description 1
- 230000000711 cancerogenic effect Effects 0.000 description 1
- 238000004177 carbon cycle Methods 0.000 description 1
- 125000002915 carbonyl group Chemical group [*:2]C([*:1])=O 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 238000004587 chromatography analysis Methods 0.000 description 1
- 230000003930 cognitive ability Effects 0.000 description 1
- 238000004737 colorimetric analysis Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 1
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000001506 fluorescence spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 230000013632 homeostatic process Effects 0.000 description 1
- 210000005260 human cell Anatomy 0.000 description 1
- QWPPOHNGKGFGJK-UHFFFAOYSA-N hypochlorous acid Chemical compound ClO QWPPOHNGKGFGJK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 210000000987 immune system Anatomy 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 238000011534 incubation Methods 0.000 description 1
- 210000004185 liver Anatomy 0.000 description 1
- 231100000053 low toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 230000001404 mediated effect Effects 0.000 description 1
- 230000004060 metabolic process Effects 0.000 description 1
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 1
- 201000011216 nasopharynx carcinoma Diseases 0.000 description 1
- 210000000653 nervous system Anatomy 0.000 description 1
- 210000003463 organelle Anatomy 0.000 description 1
- 230000001991 pathophysiological effect Effects 0.000 description 1
- 230000004962 physiological condition Effects 0.000 description 1
- 230000035790 physiological processes and functions Effects 0.000 description 1
- 230000035935 pregnancy Effects 0.000 description 1
- 125000002924 primary amino group Chemical group [H]N([H])* 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 238000004451 qualitative analysis Methods 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 238000011897 real-time detection Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000002390 rotary evaporation Methods 0.000 description 1
- 235000010265 sodium sulphite Nutrition 0.000 description 1
- 230000006886 spatial memory Effects 0.000 description 1
- 241000894007 species Species 0.000 description 1
- 208000011580 syndromic disease Diseases 0.000 description 1
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 1
- 231100000378 teratogenic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003390 teratogenic effect Effects 0.000 description 1
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
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
- C07D311/78—Ring systems having three or more relevant rings
- C07D311/80—Dibenzopyrans; Hydrogenated dibenzopyrans
- C07D311/82—Xanthenes
-
- 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
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
- G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
- G01N21/3577—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light for analysing liquids, e.g. polluted water
-
- 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
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
- G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
- G01N21/359—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light using near infrared light
-
- 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"
-
- 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
- G01N21/645—Specially adapted constructive features of fluorimeters
- G01N21/6456—Spatial resolved fluorescence measurements; Imaging
- G01N21/6458—Fluorescence microscopy
-
- 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)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Pathology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By The Use Of Chemical Reactions (AREA)
Abstract
本发明涉及一种高选择高灵敏的近红外亚硫酸氢根和甲醛可逆比率荧光探针。具体地,本发明的探针为一种香豆素类化合物,其可作为可逆比率的荧光探针用于亚硫酸氢根和甲醛的检测,可排除外部环境与仪器所带来的干扰。这类探针可实现如下的技术效果中的至少一个:高选择性地识别亚硫酸氢根和甲醛;可以快速对甲醛实现响应;可以实现对过亚硫酸氢根和过甲醛的高灵敏分析;可以实现对亚硫酸氢根和甲醛的定量分析;并且对于了解亚硫酸氢根和甲醛在生物体中的病理生理学方面的过程提供有力的工具。
Description
技术领域
本发明属于荧光探针领域,具体涉及一种基于香豆素类化合物的可逆检测亚硫酸氢根/甲醛的近红外比率荧光探针及其在测量、检测或筛选亚硫酸氢根/甲醛及活细胞荧光成像方法中的应用;本发明还提供了制备所述荧光探针的方法。
背景技术
在生命***中,甲醛作为最简单的活性羰基类物质中的一种,在维持碳循环代谢的过程中发挥着极其重要的作用。甲醛的内源性产生是酶***介导的正常生理过程,例如半氨基脲敏感性胺氧化酶,赖氨酸特异性去甲基酶、氨基敏感胺氧化酶等。生物体内甲醛的浓度水平与空间记忆和认知能力相关,然而,甲醛的异常积累可能会引起蛋白质和DNA损伤,进而引发多种疾病,低剂量的甲醛可引起慢性呼吸道疾病、妊娠综合症,引起新生儿体质降低、染色体异常,甚至引起鼻咽癌。高浓度的甲醛对神经***、免疫***、肝脏等都有毒害。除此之外,甲醛还有致畸、致癌作用。据报道,甲醛也自然地存在于人类细胞和不同的生物体中,在正常生理条件下,甲醛在细胞内以相对高的浓度存在,某些特定的细胞器内甲醛浓度最高可达0.5mM,而人体血液中甲醛的正常水平约为0.06-0.08mM。因此,鉴于甲醛的危害性和在生物***中的重要性,探寻一种能够灵敏检测甲醛的方法,以实现对生命体内甲醛的原位检测具有重要的意义。
另一方面,在生物体内,亚硫酸氢根和甲醛间存在微妙的平衡关系,用于维持内稳态。然而,由于缺乏实时监测亚硫酸氢根和甲醛潜在的相互作用的方法,无法得知两者之间动态变化的具体情况,导致复杂生物***中的亚硫酸氢根和甲醛的相互影响仍然是未知的。因此,开发强有力的化学工具来研究亚硫酸氢根和甲醛之间可能的动态变化是非常迫切的。在生命***中,这些分子工具对于亚硫酸氢根和甲醛在生物体中的作用和关系的病理生理学研究是极其重要的。
荧光探针由于其高灵敏度,高选择性,显著的时空分辨率和能够实时监测等优势,其作为一种非侵入性工具,被广泛应用于生物成像中分析物的测定。到目前为止,用于检测生物体中亚硫酸氢根和甲醛的可逆比率荧光探针相对缺乏,开发一种能够快速检测环境和活细胞中亚硫酸氢根和甲醛的新型高效荧光探针是有必要的。此外,能够可逆检测亚硫酸氢根/甲醛,并且选择性好、灵敏度高的比率荧光探针还相对较少。因此,在环境和生物***中开发一种高选择性、高灵敏、快速可逆检测亚硫酸氢根/甲醛的工具仍是至关重要的。
发明内容
鉴于此,本发明的目的是在于提供一类制备简单的快速高灵敏高选择性的可逆的比率的近红外亚硫酸氢根/甲醛荧光探针,以及它们的制备方法和用途,具有合成简单、选择性好、灵敏度高、响应迅速的特点,并且能够在生理水平条件下对亚硫酸氢根/甲醛进行有效测量、检测或筛选,尤其是其能够比色比率的对亚硫酸氢根/甲醛进行定性和定量分析。
具体而言,本发明提供了一种化合物,具有式(Ⅰ)所示的结构:
式(I)中,R1,R2,R3,R4,R5,R6,R7,R8,R9,R10,R11和R12为独立地选自由氢原子、直链或支链烷基、直链或支链烷氧基、磺酸基、酯基和羧基组成的组;且其中的R1,R2,R3,R4,R5,R6,R7,R8,R9,R10,R11和R12可以相同或不同。
在本发明的一些具体实施方案中,本发明的化合物是R1,R2,R3,R4,R5, R6,R7,R8和R9均为氢原子的式(I)化合物,其结构式如下:
本发明还提供了式(Ⅰ)化合物的制备方法,包括如下步骤:使式(III)化合物与(Ⅳ)化合物反应制备得式(I)化合物,其反应式如下:
式(Ⅰ)、(Ⅳ)和(Ⅲ)中:R1,R2,R3,R4,R5,R6,R7,R8,R9, R10,R11和R12为独立地选自由氢原子、直链或支链烷基、直链或支链烷氧基、磺酸基、酯基和羧基组成的组;且其中的R1,R2,R3,R4,R5,R6,R7,R8, R9,R10,R11和R12可以相同或不同。
具体而言,将式(Ⅲ)化合物和式(Ⅳ)化合物溶解于乙酸中,然后加热回流,反应完成后,减压旋蒸去除溶剂得到粗产物。粗产品进一步通过色谱柱进行分离,可得到纯净的式(I)化合物。
在本发明的一些具体实施方案中,所述式(III)化合物与式(Ⅳ)化合物的摩尔比为1:1-5:1。
在本发明的一些具体实施方案中,所述反应时间为1-12小时。
本发明还提供了用于测量、检测或筛选亚硫酸氢根/甲醛的荧光探针组合物,其包含本发明的所述式(I)化合物。
在本发明的一些具体实施方案中,所述式(I)化合物具有以下结构:
在本发明的一些具体实施方案中,所述荧光探针组合物进一步包含溶剂、酸、碱、缓冲溶液或其组合。
本发明还提供了用于检测样品中亚硫酸氢根/甲醛的存在或测定样品中的亚硫酸氢根/甲醛含量的方法,其包括:
a)使所述式(I)或式(Ⅱ)化合物与样品接触以形成荧光变化的化合物;
b)测定所述荧光变化的化合物的荧光性质。
在本发明的一些具体实施方案中,所述样品是化学样品或生物样品。
在本发明的一些具体实施方案中,所述样品是包括水、血液、微生物或者动物细胞或组织在内的生物样品。
本发明还提供了检测样品中亚硫酸氢根/甲醛的存在或测定样品中的亚硫酸氢根/甲醛含量的试剂盒,其包含所述式(I)或式(II)化合物。
本发明还提供了所述式(I)或式(II)化合物在细胞荧光成像中的应用。
本发明相对于现有技术具有如下的显著优点及效果:
(1)可逆比率检测亚硫酸氢根/甲醛
本发明的亚硫酸氢根/甲醛荧光探针能够同时有效的检测亚硫酸氢根/甲醛的含量,并且克服了传统荧光探针只能一次性检测使用的弊端,可用于亚硫酸氢根/甲醛的实时可逆检测;同时可以比率检测亚硫酸氢根/甲醛,有效减少背景干扰。
(2)比色检测亚硫酸氢根/甲醛荧光探针
本发明亚硫酸氢根/甲醛荧光探针能够比色检测亚硫酸氢根/甲醛,便于裸眼检测二氧化硫/甲醛,方便定性分析。
(3)选择性高,抗干扰能力强
本发明的亚硫酸氢根/甲醛荧光探针可选择性的与亚硫酸氢根/甲醛发生特异性反应,生成荧光变化的产物,相较于常见的其他金属离子及生命体内的其他物质,本发明荧光探针显示出了较高的选择性,并且抗干扰能力强。
(4)灵敏度高,响应快速
本发明的亚硫酸氢根/甲醛荧光探针与亚硫酸氢根/甲醛反应非常灵敏,并且响应快速,从而有利于对亚硫酸氢根/甲醛的检测。
(5)可生理水平条件下应用
本发明的亚硫酸氢根/甲醛荧光探针可在生理水平条件下应用,并且,生物体内常见的金属离子和其他物质对其干扰较小,可以应用于活细胞荧光成像;除此之外,本发明的探针属于近红外荧光探针,应用于生物样品的分析中具有明显的优越性。
(6)稳定性好
本发明的亚硫酸氢根/甲醛荧光探针的稳定性好,进而能够长期保存使用。
(7)合成简单
本发明的亚硫酸氢根/甲醛荧光探针合成简单,有利于商业化的推广应用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1a是探针(5μM)加入亚硫酸氢根(50μM)后在515nm处的响应时间。
图1b是探针(5μM)加入亚硫酸氢根(50μM)后在788nm处的响应时间。
图2a是探针(5μM)加入亚硫酸氢根(50μM)反应后的溶液中加入甲醛(100 μM)后在515nm处的响应时间。
图2b是探针(5μM)加入亚硫酸氢根(50μM)反应后的溶液中加入甲醛(100 μM)后在788nm处的响应时间。
图3是荧光探针(5μM)交替加入亚硫酸氢根(10μM),甲醛(200μM),亚硫酸氢根(50μM),甲醛(300μM)后对应的紫外吸收光谱图。
图4是在荧光探针(5μM)溶液中循环(间隔时间为2分钟)加入亚硫酸氢根(10μM)和甲醛(200μM)后的溶液颜色变化图。
图5是在荧光探针(5μM)溶液中循环(间隔时间为2分钟)加入亚硫酸氢根(10μM)和甲醛(200μM)的过程中吸光度比值的变化图。
图6是荧光探针(5μM)和亚硫酸氢根(0-10μM)对应的荧光光谱变化图。
图7是荧光探针(5μM)加入不同浓度亚硫酸氢根(0-10μM)所测荧光强度比值(F515/F788 nm)与亚硫酸氢根浓度的线性关系图。
图8是荧光探针(5μM)与亚硫酸氢根反应后再加入甲醛(0-30μM)后对应的荧光光谱变化图。
图9是荧光探针(5μM)与亚硫酸氢根反应后再加入不同浓度甲醛(0-30μ M)后所测荧光强度比值(F788/F515 nm)与甲醛浓度的线性关系图。
图10是荧光探针(5μM)对不同分析物(除标记外,浓度均为100μM)的荧光响应;分析物分别为空白、K+、Ca2+、Na+、Mg2+、Zn2+、Fe3+、Fe2+、Cu2+、 NO3-、NO2-、F-、CO3 2-、Br-、Cys(500μM)、GSH(1mM)、H2S、1O2、·O2 -、·OtBu、·OH、TBHP、H2O2、NO、ONOO-、HOCl、HSO3 -(20μM)。柱状图代表的是不同分析物存在下探针在F515/F788 nm的荧光强度比值。
图11是荧光探针(5μM)和亚硫酸氢根(10μM)反应后的溶液对不同分析物(除标记外,浓度均为100μM)的荧光响应;分析物分别为空白、K+、Ca2+、 Na+、Mg2+、Zn2+、Cu2+、NO3 -、NO2 -、Cl-、F-、CO3 2-、Br-、Cys(500μM)、Hcy(500 μM)、GSH(1mM)、H2S、·O2 -、·OtBu、·OH、TBHP、H2O2、NO、ONOO-、Acetaldehyde (200μM)、FA(200μM)。柱状图代表的是不同分析物存在下探针在F788/F515 nm 的荧光强度比值。
图12是HeLa细胞中亚硫酸氢根和甲醛的荧光显微成像。
图13是HeLa细胞中内源性亚硫酸氢根和甲醛的荧光显微成像。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行、清楚完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,不应该用来限制本发明的保护范围。基于本发明中的实施例,本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明的保护范围。
实施例1:式(II)化合物的合成
合成设计路线如下:
实施方案1:将式(Ⅲ)化合物(355mg,1mmol)和式(Ⅳ)化合物(245mg, 1mmol)溶解于乙酸(30ml)中,110℃条件下回流3h,反应完成后,减压蒸发去除溶剂得到粗产物;干燥后用柱色谱法纯化(CH2Cl2:CH3OH=60:1),得到深紫色固体326mg,产率为56%。
实施方案2:将式(Ⅲ)化合物(710mg,2mmol)和(Ⅳ)化合物(245mg, 1mmol)溶解于乙酸(30ml)中,110℃条件下回流3h,反应完成后,减压蒸发去除溶剂得到粗产物;干燥后用柱色谱法纯化(CH2Cl2:CH3OH=60:1),得到深紫色固体372mg,产率为64%。
实施方案3:将式(Ⅲ)化合物(1065mg,3mmol)和(Ⅳ)化合物(245mg, 1mmol)溶解于乙酸(30ml)中,110℃条件下回流3h,反应完成后,减压蒸发去除溶剂得到粗产物;干燥后用柱色谱法纯化(CH2Cl2:CH3OH=60:1),得到深紫色固体396mg,产率为68%。
实施方案4:将式(Ⅲ)化合物(1420mg,4mmol)和(Ⅳ)化合物(245mg, 1mmol)溶解于乙酸(30ml)中,110℃条件下回流3h,反应完成后,减压蒸发去除溶剂得到粗产物;干燥后用柱色谱法纯化(CH2Cl2:CH3OH=60:1),得到深紫色固体442mg,产率为76%。
实施方案5:将式(Ⅲ)化合物(1420mg,4mmol)和(Ⅳ)化合物(245mg, 1mmol)溶解于乙酸(30ml)中,110℃条件下回流1.5h,反应完成后,减压蒸发去除溶剂得到粗产物;干燥后用柱色谱法纯化(CH2Cl2:CH3OH=60:1),得到深紫色固体303mg,产率为52%。
实施例2:测试荧光探针对于亚硫酸钠的时间动力学
配制4mL的5μM荧光探针浓度测试体系,然后将50μM的亚硫酸氢根加入到测试体系中,摇匀后立即用荧光光谱仪测试其荧光强度变化。上述测定是在PBS缓冲溶液(20mM PBS,pH 7.4,10%EtOH)中进行的,所使用的探针是实施例1中所制备的探针,且所有光谱测试都是在25℃下测得的。
测试结果分别如图1a和1b所示,30s左右,515nm处和788nm处的荧光强度值分别达到最大值和最小值并保持不变,这说明该探针与亚硫酸氢根反应迅速,能够为亚硫酸氢根的测定提供快速的分析方法。
实施例3:测试荧光探针与亚硫酸氢根反应后的溶液对于甲醛的时间动力学
荧光探针(5μM)和亚硫酸氢根(50μM)反应后的溶液中加入100μM的甲醛,摇晃均匀后立即用荧光光谱仪测试其荧光强度变化。上述测定是在PBS缓冲溶液(20mM PBS,pH 7.4,10%EtOH)中进行的,所使用的探针是实施例1中所制备的探针,且所有光谱测试都是在25℃下测得的。
测试结果分别如图2a和2b所示,2min左右,515nm处和788nm处的荧光强度值分别达到最小值和最大值并保持不变,这说明探针对亚硫酸氢根和甲醛展现出可逆的快速响应。
实施例4:测试荧光探针与亚硫酸氢根/甲醛交替反应后紫外吸收光谱变化
配制两个4mL的测试体系(20mM PBS,pH 7.4,10%EtOH),标号为A和B,测试体系B作为对照组,不进行任何操作,在测试体系A中加入探针(5μM) 后,用紫外吸收光谱仪进行测定,然后先后加入亚硫酸氢根(10μM),甲醛(200 μM),亚硫酸氢根(50μM),甲醛(300μM),每次加入分析物都用紫外吸收光谱仪进行测定,测定结果如图3所示。
实施例5:测试荧光探针与亚硫酸氢根/甲醛交替过程中吸光度比值和颜色变化
配制一个4mL的探针(5μM)溶液加入到紫外比色皿中,每间隔2分钟循环加入亚硫酸氢根(10μM)和甲醛(200μM),进行5次可逆实验,溶液颜色均发生明显的变化,加入亚硫酸氢根之后变为黄色,加入甲醛之后又恢复为蓝色,颜色变化如图4所示,这表明可以通过该探针裸眼检测亚硫酸氢根和甲醛。
同时,在整个循环过程中,每当颜色变化时,用紫外吸收光谱仪测定吸光度比值的变化,上述测定是在PBS缓冲溶液(20mM PBS,pH 7.4,10%EtOH)中进行的,所使用的探针是实施例1中所制备的探针,且所有光谱测试都是在25℃下测得的,测试结果图图5所示。
由图4和图5可以清楚地看到,当先后加入亚硫酸氢根和甲醛之后,探针溶液的吸光度发生明显的可逆变化,且探针溶液的颜色也发生可逆的变化,这说明该探针有潜力实时监测细胞样品中的亚硫酸氢根和甲醛。
实施例5:测试荧光探针对于亚硫酸氢根的浓度梯度
配置多个探针浓度为5μM的平行样品于10mL比色管中,然后将不同浓度的亚硫酸氢根加入到配置的测试体系中,摇晃均匀后静止1分钟。用荧光光谱仪测试其荧光强度变化。上述测定是在PBS缓冲溶液(20mM PBS,pH 7.4, 10%EtOH)中进行的,所使用的探针是实施例1中所制备的探针,且所有光谱测试都是在25℃下测得的,测试结果如图6所示和图7所示。
从图6可以清晰的看出,探针与亚硫酸氢根反应后,在515nm处的荧光强度逐渐增强,而在788nm处的荧光强度逐渐减弱;并且,由图7可以看出,探针的荧光强度在515和788nm(F515/F788)的比值作与亚硫酸氢根浓度相关的函数,在亚硫酸氢根浓度范围为0-10μM时,荧光强度在515和788nm(F515/F788) 的比值呈良好的线性关系方程y=4.9008x-2.5472,R2=0.9912,其中y为反应溶液的荧光强度比值,x为亚硫酸氢根的浓度,结果表明探针对亚硫酸氢根的检测具有较好的灵敏性,能为检测生命体中亚硫酸氢根提供一种有效的工具。
实施例6:测试荧光探针和亚硫酸氢根反应后的溶液加入甲醛的浓度梯度
在探针与亚硫酸氢根反应后的比色管中加入不同浓度的甲醛,摇晃均匀后静置3分钟,用荧光光谱仪测试其荧光强度变化。上述测定是在PBS缓冲溶液 (20mM PBS,pH 7.4,10%EtOH)中进行的,所使用的探针是实施例1中所制备的探针,且所有光谱测试都是在25℃下测得的,测试结果如图8和图9所示。
从图8可以清晰的看出,在与亚硫酸氢根反应后的探针溶液中加入甲醛之后,515nm处的荧光强度逐渐减弱,而788nm处的荧光强度逐渐增强;并且,由图9可以看出,探针的荧光强度在788和515nm(F788/F515)的比值作与甲醛浓度相关的函数,在甲醛浓度范围为0-10μM时,荧光强度在515和788nm (F515/F788)的比值呈良好的线性关系方程y=0.0004x+0.0036,R2=0.9979,其中y为反应溶液的荧光强度比值,x为甲醛的浓度,结果表明探针对亚硫酸氢根和甲醛的检测具有较好的灵敏性和可逆性,能为检测生命体中亚硫酸氢根和甲醛的实时监测提供一种有效的工具。
实施例7:测试荧光探针对亚硫酸氢根识别的选择性
配置多个探针浓度为5μM的平行样品于10mL比色管中,然后分别加入各种的分析物,摇匀,待1分钟后用荧光光谱仪测试各比色管中的荧光强度变化。上述测定是在PBS缓冲溶液(20mM PBS,pH 7.4,10%EtOH)中进行的,所使用的探针是实施例1中所制备的探针,且所有光谱测试都是在25℃下测得的。
测试结果如图10所示,由图可以看出,只有亚硫酸氢根引起探针荧光强度的比值(F515/F788)发生显著的改变,而其他分析物对探针的影响几乎可以忽略不计。以上结果表明,该探针对亚硫酸氢根具有较高的选择性,即使是其他的高浓度分析物也不能引起该探针的荧光强度发生改变。探针的高选择性有利于其在细胞检测中的应用。
实施例8:测试荧光探针和亚硫酸氢根反应后的溶液对甲醛识别的选择性
配置多个探针浓度为5μM的平行样品于10mL比色管中,然后分别加入各种的分析物,摇匀,待5分钟后用荧光光谱仪测试各比色管中的荧光强度变化。上述测定是在PBS缓冲溶液(20mM PBS,pH 7.4,10%EtOH)中进行的,所使用的探针是实施例1中所制备的探针,且所有光谱测试都是在25℃下测得的。
测试结果如图11所示,由图11可以看出,只有甲醛可以使探针荧光强度的比值(F788/F515)发生显著的改变。以上结果表明,该探针对甲醛具有较高的选择性,可以将探针应用于甲醛可逆检测。
实施例9:荧光探针对Hela细胞中亚硫酸氢根和甲醛检测的荧光成像
a1-a2:细胞经探针(10μM)孵育30min;b1-b2:向a组细胞中添加亚硫酸氢根-(100μM)孵育30min;c1-c2:然后再向b组细胞中添加甲醛(200 μM)孵育30min;d:图像a-c所对应的绿色通道和红色通道荧光强度比值 (Fred/Fgreen)。
由于探针的低毒性的特点,可以将其长时间应用于探针的实时检测。首先,评估了探针在活细胞中成像外源性亚硫酸氢根和甲醛的能力。对于仅用探针孵育的对照细胞,在绿色通道中荧光信号较弱,红色通道荧光信号较强(图12 a1-a3 )。然后,用亚硫酸氢根继续处理上述的细胞,对其进行成像,发现在绿色通道中荧光信号增强,红色通道荧光信号降低(图12 b1-b3 ),说明其可以在细胞内比率成像细胞内的亚硫酸氢根。最后,再向其中加入甲醛,观察探针是否可以在细胞内可逆比率检测甲醛,发现其绿色通道中荧光信号减弱,红色通道荧光信号增强(图12 c1-c3 )。将激发光434nm对应的绿色通道的荧光强度值除以607nm对应红色通道处的荧光强度值(Fred/Fgreen)得到细胞的的比率图像(图12d)。比值成像结果表明探针可以在细胞内可逆比率检测亚硫酸氢根和甲醛,因此探针具有潜在的生物应用价值。
实施例10:荧光探针对Hela细胞中内源性亚硫酸氢根和甲醛检测的荧光成像
a1-a2:细胞经探针(10μM)孵育30min;b1-b2:向a组细胞中添加Cys (细胞内SO2产生的关键因子)(400μM)孵育30min;c1-c2:然后再向b 组细胞中添加Tet(甲醛的一种内源性来源)(400μM)孵育30min;d:图像a-c所对应的绿色通道和红色通道荧光强度比值(Fred/Fgreen)。
评估了探针在活细胞中成像内源性亚硫酸氢根和甲醛的能力。对于仅用探针孵育的对照细胞,在绿色通道中荧光信号较弱,红色通道荧光信号较强(图 13 a1-a3 )。然后,用Cys继续处理上述的细胞,然后对其进行成像,发现在绿色通道中荧光信号增强,红色通道荧光信号降低(图13 b1-b3 ),说明其可以在细胞内比率成像细胞内的内源性亚硫酸氢根。最后,再向其中加入Tet,发现其绿色通道中荧光信号减弱,红色通道荧光信号增强(图13 c1-c3 ),说明探针可以在细胞内可逆比率检测内源性甲醛。Fred/Fgreen得到细胞的内源性亚硫酸氢根和甲醛的比率图像(图13d),结果表明探针可以在细胞内可逆比率检测内源性亚硫酸氢根和甲醛。
Claims (3)
2.如权利要求1所述方法,所述样品是化学样品或生物样品。
3.权利要求1所述式(Ⅰ)化合物在用于检测、测量或筛选亚硫酸氢根/甲醛的细胞荧光成像中的应用。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202110402836.4A CN113072528B (zh) | 2021-04-14 | 2021-04-14 | 一种可逆检测亚硫酸氢根/甲醛的近红外比率荧光探针、制备方法与应用 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202110402836.4A CN113072528B (zh) | 2021-04-14 | 2021-04-14 | 一种可逆检测亚硫酸氢根/甲醛的近红外比率荧光探针、制备方法与应用 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN113072528A CN113072528A (zh) | 2021-07-06 |
CN113072528B true CN113072528B (zh) | 2022-09-06 |
Family
ID=76618701
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202110402836.4A Active CN113072528B (zh) | 2021-04-14 | 2021-04-14 | 一种可逆检测亚硫酸氢根/甲醛的近红外比率荧光探针、制备方法与应用 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN113072528B (zh) |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108440482A (zh) * | 2018-04-12 | 2018-08-24 | 军事科学院军事医学研究院环境医学与作业医学研究所 | 一种实时检测汞离子的近红外比率荧光探针的制备方法和应用 |
CN111518066B (zh) * | 2020-05-25 | 2022-03-25 | 河南省农业科学院农业质量标准与检测技术研究所 | 用于识别次氯酸根和亚硫酸氢根的双功能荧光探针及其制备方法和应用 |
CN111825665A (zh) * | 2020-06-24 | 2020-10-27 | 江苏大学 | 一种用于检测二氧化硫衍生物的比率型近红外荧光探针及其制备方法 |
CN112500382B (zh) * | 2020-11-12 | 2022-09-23 | 济南大学 | 一种可逆检测二氧化硫/甲醛的比率荧光探针、制备方法与应用 |
-
2021
- 2021-04-14 CN CN202110402836.4A patent/CN113072528B/zh active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN113072528A (zh) | 2021-07-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Wang et al. | A highly selective turn-on near-infrared fluorescent probe for hydrogen sulfide detection and imaging in living cells | |
Hajizadeh et al. | Silver nanoparticles as a cyanide colorimetric sensor in aqueous media | |
CN108003869B (zh) | 一种高灵敏检测次氯酸根的荧光探针及其合成方法与应用 | |
CN108398409B (zh) | 一种荧光比率检测次氯酸根的方法 | |
CN109608474B (zh) | 一种检测酪氨酸酶的化合物及其制备方法和应用 | |
CN110878049B (zh) | 一种特异性分析高尔基体中硫化氢的荧光探针制备与应用 | |
CN110927153A (zh) | 一种定量或半定量检测尿液中碘离子浓度的方法 | |
CN113801105A (zh) | 线粒体靶向的过氧亚硝酸根/亚硫酸氢根双响应荧光探针 | |
CN108689933A (zh) | 一种快速高选择性分析次氯酸的荧光探针 | |
CN108530459B (zh) | 一种荧光探针的制备方法 | |
CN110964044B (zh) | 一种基于双香豆素衍生物的过氧化亚硝酸盐荧光探针、制备方法与应用 | |
CN110981857B (zh) | 一种超灵敏亚铁离子荧光探针、制备方法与应用 | |
CN110878085B (zh) | 一种快速高选择性次溴酸荧光探针、制备方法与应用 | |
CN113072528B (zh) | 一种可逆检测亚硫酸氢根/甲醛的近红外比率荧光探针、制备方法与应用 | |
CN108801993A (zh) | 一种快速高选择性分析次氯酸的试剂盒 | |
CN108623522A (zh) | 一种快速高选择性检测次氯酸的方法 | |
CN112500382B (zh) | 一种可逆检测二氧化硫/甲醛的比率荧光探针、制备方法与应用 | |
CN109734710A (zh) | 一种检测半胱氨酸的荧光探针及其合成方法与应用 | |
CN112457249B (zh) | 一种新型细胞膜特异性甲醛荧光探针、制备方法与应用 | |
CN111039866B (zh) | 一种靶向高尔基体的硫化氢荧光探针、制备方法与应用 | |
CN110698390B (zh) | 一种识别亚硫酸氢根的荧光探针及其制备方法和检测方法 | |
CN110156858B (zh) | 一种水溶性硫化氢荧光探针及其制备方法和其在水质硫化物及细胞硫化氢检测中的应用 | |
CN109503443B (zh) | 一种超灵敏高选择性实时分析次氯酸的荧光探针 | |
CN111087362B (zh) | 一种高选择性检测甲醛的荧光探针及其合成方法与应用 | |
CN108896523B (zh) | 一种荧光增强型检测次氯酸根的方法和应用 |
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 |