一种检测次氯酸的比率荧光探针及其制备方法与使用方法

    专利查询2026-01-21  6


    本发明属于有机小分子荧光探针领域,具体涉及一种作为次氯酸荧光探针使用的11-甲基-3-(2-甲基-1,3-二硫戊环-2-基)吡喃酮[2,3-b]吩噻嗪-2(11h)-酮及其制备方法与使用方法。


    背景技术:

    1、次氯酸(hclo)是生物体内重要的内源性活性氧物种(ros)之一。它主要由血红素酶髓过氧化物酶(mpo)催化中性粒细胞中线粒体膜上的还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(nadph)诱发产生的过氧化氢(h2o2)与氯离子(cl-)反应而生成,产生次氯酸的这一过程也被称为mpo-h2o2-cl-系统。次氯酸在生命体的先天免疫系统中有着重要的作用,当中性粒细胞吞噬外来的病原体之后就会通过mpo-h2o2-cl-系统产生次氯酸杀死病原体。正常情况下,生物体内ros的生成和清除又是一个动态平衡的过程,过量的ros会被谷胱甘肽过氧化物酶、超氧化物歧化酶及维生素e等细胞内抗氧化剂清除。而当有大量病原体入侵或身体受到较大创伤时,免疫系统会产生过量的次氯酸,在杀死病原体以外还会造成生物大分子的损伤,包括脂质过氧化、dna和rna的氧化损伤、单糖的氧化和蛋白质的氧化等,进而导致炎症和一系列疾病的产生。因此监测体内次氯酸的水平有助于我们更好的了解免疫过程和生理病理机制,具有重要的意义。

    2、荧光检测法由于其优秀的检测灵敏度和选择性,并能实现对待测样品的实时、在线检测而受到研究者的广泛关注。

    3、目前已开发的用于检测次氯酸的小分子荧光探针主要是利用次氯酸的选择性氧化反应、脱保护反应和氧化裂解反应等作为依据而设计。当存在次氯酸的条件下,探针分子中的检测基团与次氯酸发生特异性反应,改变了分子原有的pet或ict效应,导致探针分子的荧光性质发生变化,从而实现对次氯酸的特异性识别。

    4、然而,基于反应型的次氯酸荧光探针(参见综述nahyun kwon, yahui chen ,xiaoqiang chen, myung hwa kim, juyoung yoon, dyes and pigments, 2022, 200,110132.),其中包括将含硫基团氧化为亚砜,将二硫代缩醛保护基转化为羰基,将肟或腙选择性地转化为醛或羧酸等已成为次氯酸荧光探针常用的选择性识别机制。而这些已报道探针仍存在荧光团稳定性差,或合成困难,或检测波长短等不足,不利于其在复杂体系内对次氯酸动态水平的准确评估。此外,目前次氯酸荧光探针的检测限相对较高,难以实现对微量甚至极微量的含次氯酸样品进行定量检测,使其在生物体内的应用受限。


    技术实现思路

    1、为了克服现有技术中的上述缺陷,本发明提出了一种定量检测次氯酸的比率型荧光探针(emdp)。利用本发明可对样品中极微量的次氯酸进行定量检测。

    2、本发明的核心在于利用3-乙酰基-11-甲基吡唑[2,3-b]吩噻嗪-2(11h)-酮构筑经典的分子内电荷转移(ict)体系。探针本身具有良好的ict效应而存在较弱的浅橙色荧光,但当存在少量次氯酸的条件下,次氯酸与硫缩酮反应生成乙酰基,此时橙色荧光减弱,而当体系中的次氯酸的浓度进一步增加时,次氯酸可与探针分子吩噻嗪上的硫原子发生氧化反应生成亚砜,进一步阻断了分子的ict效应,探针分子发射出强的青蓝色荧光,通过上述逐级氧化的设计方案,获得了对次氯酸更宽的、更灵敏的“比率”型的荧光响应,实现了对次氯酸的高灵敏、特异性检测。

    3、本发明所述次氯酸荧光探针命名为emdp,结构式如式(i)所示:

    4、

    5、上述荧光探针的制备方法如下:将一定量的3-乙酰基-11-甲基吡唑[2,3-b]吩噻嗪-2(11h)-酮(1),1,2-乙二硫醇(2)和三氟化硼乙醚(3)溶于二氯甲烷中,反应一定时间,旋干后水洗得化合物11-甲基-3-(2-甲基-1,3-二硫戊环-2-基)吡喃酮[2,3-b]吩噻嗪-2(11h)-酮(4),即:emdp。

    6、上述探针的制备反应式如下:

    7、

    8、上述次氯酸荧光探针的使用方法如下:

    9、步骤1:向不同浓度次氯酸的磷酸缓冲溶液(10 mm,ph = 7.4)中加入相同浓度的式(i)所示化合物,配置至少8种不同次氯酸含量的含有式(i)所示化合物的标准溶液;

    10、 所示标准溶液中式(i)所示化合物的浓度为1 nm~10 μm;

    11、所示标准溶液中次氯酸的含量为0.1 nm~1 mm;

    12、步骤2:分别测定所述标准溶液的荧光发射光谱,激发波长为425 nm,以次氯酸浓度为横坐标,以i495 /i566为纵坐标,建立标准曲线;

    13、i495 /i566表示所述标准溶液在波长为495 nm与566 nm处的荧光发射强度的比值;

    14、步骤3:向待测样品中加入式(i)所示化合物,控制其浓度与所述标准溶液中式(i)所示化合物的浓度相等;测定其在激发波长为425 nm的激发光下的荧光发射谱,即根据标准曲线计算得出待测样品的次氯酸含量。

    15、本发明具有如下特点:

    16、1)本发明提供的荧光探针是黄色固体粉末,结构稳定。

    17、2)本发明提供的荧光探针,其溶液对次氯酸的浓度敏感,随着次氯酸浓度的增加,紫外灯下观察到其水溶液的荧光由橙黄荧光变为明亮的青蓝色荧光。

    18、 3)本发明提供的荧光探针,其发射波长为566 nm,与次氯酸反应后发射波长减小为495 nm,为荧光“比率”型响应,能有效克服检测时探针浓度、环境条件、仪器和电压稳定性等外部因素的影响,提高检测的灵敏度。

    19、4)本发明提供的荧光探针对次氯酸浓度呈线性关系,可用于次氯酸浓度的精确测量。

    20、本发明提供的基于11-甲基-3-(2-甲基-1,3-二硫戊环-2-基)吡喃酮[2,3-b]吩噻嗪-2(11h)-酮染料的“比率”型次氯酸探针对次氯酸溶液具有良好的响应,能够实现对样品内次氯酸的灵敏定量检测,具有操作简便,成本低廉,响应灵敏,易于推广和应用等优点。



    技术特征:

    1.一种检测次氯酸的荧光探针,其特征在于:其分子式为c20h17no2s3,简称emdp,结构式为式(i);

    2.根据权利要求1所述的一种检测次氯酸的荧光探针的制备方法,其特征在于,合成步骤如下:

    3.根据权利要求1所述的一种检测次氯酸的荧光探针的制备方法,其特征在于:

    4.根据权利要求1所述的一种检测次氯酸的荧光探针的制备方法,其特征在于:

    5.一种检测次氯酸的荧光探针的使用方法;其特征在于:


    技术总结
    本发明公开了一种检测次氯酸的比率荧光探针及其制备方法与使用方法。本发明得到的探针本身具有良好的ICT效应而存在较弱的浅橙色荧光,但当存在少量次氯酸的条件下,次氯酸与硫缩酮反应生成乙酰基,此时橙色荧光减弱,而当体系中的次氯酸的浓度进一步增加时,次氯酸可与探针分子吩噻嗪上的硫原子发生氧化反应生成亚砜,进一步阻断了分子的ICT效应,探针分子发射出强的青蓝色荧光,通过上述逐级氧化的设计方案,获得了对次氯酸更宽的、更灵敏的“比率”型的荧光响应,实现了对次氯酸的高灵敏、特异性检测。本发明能够实现对样品内微量次氯酸的灵敏、定量检测,具有操作简便,成本低廉,响应灵敏,易于推广和应用等优点。

    技术研发人员:韩益丰,汤小雨
    受保护的技术使用者:浙江理工大学
    技术研发日:
    技术公布日:2024/11/26
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