本發(fā)明屬于熒光染料的制備及其生物成像應(yīng)用，具體涉及一種用于缺氧成像的si羅丹明衍生物(si-rh-caix)及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、目前，癌癥是威脅人類健康的重要因素之一。近些年，癌癥的發(fā)病率和死亡率逐年上升，而大多數(shù)癌癥相比正常組織，都是呈現(xiàn)缺氧的微環(huán)境。通過識別缺氧程度的不同就可以用來作為區(qū)分正常或者腫瘤細胞的依據(jù)。熒光成像具有多分子事件檢測能力和高時空分辨能力，使其成為在復(fù)雜生物體中研究生命活動過程及物理化學(xué)性質(zhì)極具應(yīng)用前景的研究手段之一。通過熒光顯微成像能夠更加精準的實現(xiàn)不同過程或者生物分子的區(qū)分。結(jié)合成像技術(shù)能夠更好地幫助人們認識疾病的發(fā)生發(fā)展過程，包括能夠更進一步地對疾病的診斷和治療。在這個過程中，就需要熒光染料作為工具。近年來，熒光染料因具有更高的靈敏度、更高的分辨率、深度層析成像、可避免熒光漂白、可避免自發(fā)熒光干擾以及避免組織散射等特點，已成為重要研究方向。自從1887年發(fā)現(xiàn)羅丹明染料以來，由于其良好的光學(xué)性能，它們已被廣泛應(yīng)用于生物技術(shù)中作為熒光標記或小分子檢測，并已成為觀察生物系統(tǒng)的有力工具。結(jié)合顯微成像技術(shù)，其能夠點亮人們想要看到的分子或者生命過程，達到在復(fù)雜生命體內(nèi)進行檢測和成像的目的。此外，熒光染料在疾病診斷和治療尤其是缺氧成像方面的效果依賴于熒光染料的基礎(chǔ)性能，包括波長、穩(wěn)定性、光漂白等因素。因此，具有優(yōu)異性能的si羅丹明衍生物熒光染料的開發(fā)將有利于人們進一步了解疾病的缺氧分布及發(fā)展機制。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明解決的技術(shù)問題是提供了一種用于缺氧成像的si羅丹明衍生物及其制備方法，該方法以si羅丹明為母體制備了具有大共軛結(jié)構(gòu)和具有缺氧標志物靶向的熒光染料即si羅丹明衍生物。該si羅丹明衍生物具有對稱的共軛基團久洛尼定和正電荷以及缺氧靶向的苯磺酰胺基團，其含有的苯磺酰胺結(jié)構(gòu)可使染料靶向缺氧高表達的碳酸酐酶，能夠?qū)崿F(xiàn)對細胞缺氧分布的檢測和成像。該si羅丹明衍生物為細胞缺氧成像和評估提供了有效工具。

2、本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案：一種用于缺氧成像的si羅丹明衍生物，其特征在于：該si羅丹明衍生物為9-({2-[4-(氨基二氧亞基-6-硫基)苯基]乙基}氨基)-18,18-二甲基-2,3,5,6,7,11,12,13,15,16,17,18-十二氫-1h-吡啶并[3,2,1-ij]吡啶并[3”,2”,1”:8',1']喹啉并[7',6':2,3]硅雜環(huán)己熳并[6,5-f]喹啉-4-正離子，其結(jié)構(gòu)如式vi所示：

3、

4、本發(fā)明提供的式vi所示化合物即si羅丹明衍生物在溶液中具有良好的水溶性和ph穩(wěn)定性，同時該si羅丹明衍生物本身具有較長的發(fā)射波長，較大的stokes位移，且具有良好的熒光發(fā)光。

5、本發(fā)明所述的用于缺氧成像的si羅丹明衍生物的制備方法，包括如下具體步驟：

6、步驟s1，將3-溴苯胺和1-溴-3-氯丙烷混合均勻，再加入催化劑，然后于120～150℃回流反應(yīng)得到式i所示化合物，無需提純直接加入dmf溶液，再于150～160℃回流反應(yīng)得到式ii所示化合物，其中催化劑為碳酸鉀、醋酸鈉、碳酸鈉或碳酸氫鈉中的一種或多種，其反應(yīng)流程及式i、式ii所示化合物的結(jié)構(gòu)式為：

7、

8、反應(yīng)流程及式i、式ii結(jié)構(gòu)式；

9、步驟s2，將式ii所示化合物溶于醋酸中，并加入甲醛溶液，于60～90℃反應(yīng)得到式iii所示化合物，其反應(yīng)流程及式iii所示化合物的結(jié)構(gòu)式為：

10、

11、反應(yīng)流程及式iii結(jié)構(gòu)式；

12、步驟s3，將式iii所示化合物加入到無水thf中，在-78℃氬氣環(huán)境下用sec-buli處理，得到的混合物于-78℃進一步攪拌，用二氯二甲基硅烷處理，然后于室溫攪拌反應(yīng)，反應(yīng)完成后依次用hcl溶液淬滅，飽和nahco3溶液中和，萃取得到式iv所示化合物，無需提純直接加入丙酮和kmno4，再于-15℃攪拌反應(yīng)得到式v所示化合物，其反應(yīng)流程及式iv、式v所示化合物的結(jié)構(gòu)式為：

13、

14、反應(yīng)流程及式iv、式v結(jié)構(gòu)式；

15、步驟s4，于0℃將三氟甲磺酸酐滴加到式v所示化合物的無水ch2cl2溶液中，將所得的綠色反應(yīng)混合物于室溫攪拌反應(yīng)，再加入4-(2-氨乙基)苯磺酰胺，將反應(yīng)混合物于室溫攪拌反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后粗產(chǎn)物在硅膠柱上純化得到式vi所示化合物，其反應(yīng)流程及式vi所示化合物的結(jié)構(gòu)式為：

16、

17、反應(yīng)流程及式vi結(jié)構(gòu)。

18、優(yōu)選的，步驟s1中所述3-溴苯胺與1-溴-3-氯丙烷的投料摩爾比為1:(6～9)。

19、優(yōu)選的，步驟s2中所述甲醛溶液中甲醛的含量為35wt％-45wt％。

20、優(yōu)選的，步驟s3中所述式iv所示化合物與高錳酸鉀的投料摩爾比為1:(1～3)。

21、優(yōu)選的，步驟s4中所述式v所示化合物與4-(2-氨乙基)苯磺酰胺的投料摩爾比為1:(2～5)。

22、本發(fā)明所述的用于缺氧成像的si羅丹明衍生物用于細胞中缺氧環(huán)境分布的細胞成像以及細胞缺氧檢測。

23、本發(fā)明所述的用于缺氧成像的si羅丹明衍生物在hela細胞中對于不同缺氧環(huán)境呈現(xiàn)不同的熒光強度。

24、本發(fā)明所述的用于缺氧成像的si羅丹明衍生物實現(xiàn)在hela細胞中對于不同缺氧環(huán)境呈現(xiàn)不同的熒光強度的原理是依據(jù)碳酸酐酶含量的不同實現(xiàn)的，因為碳酸酐酶是缺氧表達的生物酶，其缺氧越嚴重含量越高，熒光也就越強。

25、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點和有益效果：本發(fā)明制備的用于缺氧成像的si羅丹明衍生物具有良好的水油兩親性，能夠進入細胞，由于其具有對稱的共軛基團久洛尼定和正電荷以及缺氧靶向的苯磺酰胺基團，其能夠發(fā)射長波長，并通過苯磺酰胺與缺氧標志物碳酸酐酶的作用實現(xiàn)成像細胞缺氧微環(huán)境的分布以及細胞缺氧檢測。

技術(shù)特征：

1.一種用于缺氧成像的si羅丹明衍生物，其特征在于：該si羅丹明衍生物為9-({2-[4-(氨基二氧亞基-6-硫基)苯基]乙基}氨基)-18,18-二甲基-2,3,5,6,7,11,12,13,15,16,17,18-十二氫-1h-吡啶并[3,2,1-ij]吡啶并[3”,2”,1”:8',1']喹啉并[7',6':2,3]硅雜環(huán)己熳并[6,5-f]喹啉-4-正離子，其結(jié)構(gòu)如式vi所示：

2.一種權(quán)利要求1所述的用于缺氧成像的si羅丹明衍生物的制備方法，其特征在于具體步驟為：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于缺氧成像的si羅丹明衍生物的制備方法，其特征在于：步驟s1中所述3-溴苯胺與1-溴-3-氯丙烷的投料摩爾比為1:(6～9)。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于缺氧成像的si羅丹明衍生物的制備方法，其特征在于：步驟s2中所述甲醛溶液中甲醛的含量為35wt％-45wt％。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于缺氧成像的si羅丹明衍生物的制備方法，其特征在于：步驟s3中所述式iv所示化合物與高錳酸鉀的投料摩爾比為1:(1～3)。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于缺氧成像的si羅丹明衍生物的制備方法，其特征在于：步驟s4中所述式v所示化合物與4-(2-氨乙基)苯磺酰胺的投料摩爾比為1:(2～5)。

7.權(quán)利要求1所述的用于缺氧成像的si羅丹明衍生物在制備細胞中缺氧環(huán)境分布的細胞成像以及細胞缺氧檢測制劑中的應(yīng)用。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的應(yīng)用，其特征在于：所述si羅丹明衍生物在細胞的不同缺氧環(huán)境中能夠顯示不同的熒光強度成像，實現(xiàn)缺氧程度的評估，其缺氧越嚴重含量越高，熒光也就越強。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的應(yīng)用，其特征在于：所述細胞為hela細胞。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種用于缺氧成像的Si羅丹明衍生物及其制備方法和應(yīng)用，其中Si羅丹明衍生物的結(jié)構(gòu)式為：本發(fā)明還具體公開了該用于缺氧成像的Si羅丹明衍生物的制備方法及其在細胞中缺氧環(huán)境分布的成像以及細胞缺氧檢測中的應(yīng)用。本發(fā)明以Si羅丹明為母體制備了具有大共軛結(jié)構(gòu)和具有缺氧標志物靶向的熒光染料即Si羅丹明衍生物，該Si羅丹明衍生物具有對稱的共軛基團久洛尼定和正電荷以及缺氧靶向的苯磺酰胺基團，其含有的苯磺酰胺結(jié)構(gòu)可使染料靶向缺氧高表達的碳酸酐酶，能夠?qū)崿F(xiàn)對細胞缺氧分布的檢測和成像。

技術(shù)研發(fā)人員：馮北斗,李寧,李晴宇,韓嬌娜,王歌,王魁,仉華
受保護的技術(shù)使用者：河南師范大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9