可定量檢測汞離子和甲基汞的小分子熒光探針的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及汞離子和甲基汞的檢測，具體涉及可定量檢測汞離子和甲基汞的小分 子熒光探針。
【背景技術(shù)】
[0002] 汞是一種廣泛存在于環(huán)境中的重金屬元素，主要來源包括海底火山爆發(fā)、化石燃 料燃燒以及固體廢料焚燒。汞在氯堿工業(yè)、造紙業(yè)、采金業(yè)中被廣泛應(yīng)用。汞還被用來制 造電氣開關(guān)、醫(yī)療設(shè)備、熒光燈、弧光燈、紅外敏感半導(dǎo)體HgCdTe合金、工業(yè)催化劑、銀汞合 金、防污防霉涂料、化妝品、殺蟲劑和防腐劑等。部分工業(yè)用汞被最終排放到了環(huán)境中造成 污染。
[0003] 環(huán)境中的汞主要以汞單質(zhì)（Hg)、汞離子（Hg2+)及甲基汞（MeHg+)的形式存在。液 態(tài)的汞單質(zhì)毒性很低，主要是它無法通過皮膚接觸或者胃腸道被人體吸收。然而，它的蒸汽 很容易通過肺泡膜進(jìn)入人體并在紅細(xì)胞及肝臟細(xì)胞中被過氧化氫酶氧化成劇毒的Hg2+。大 氣中的汞單質(zhì)可以被空氣中的臭氧、羥基自由基等氧化為Hg2+，然后隨降雨到地面及土壤， 并最終在各類水體中積累。部分水中的Hg2+被水生微生物轉(zhuǎn)成為對人體毒性更大的MgHg+。 甲基汞具有強(qiáng)親脂性，并可以通過食物鏈積累。最終，汞離子和甲基汞可以通過呼吸，飲水 或進(jìn)食等途徑進(jìn)入人體。
[0004]Hg2+和MeHg+可以抑制包括硫氧還蛋白還原酶、谷胱甘肽過氧化酶、硫氧還蛋白谷 胱甘肽還原酶等含硒酶。而這些酶在預(yù)防及修復(fù)體內(nèi)的各種氧化劑對機(jī)體的損傷起關(guān)鍵作 用。汞也可以抑制鈉離子鉀離子通道的三磷酸腺苷酶來擾亂細(xì)胞能量代謝。甲基汞與半 胱氨酸結(jié)合可以通過胎盤并對發(fā)育中的胎兒神經(jīng)發(fā)育造成傷害，導(dǎo)致死胎或者生育畸形。 汞中毒的臨床癥狀包括牙齦炎、嘔吐、腹瀉、甲狀腺腫大、炎癥、呼吸困難、心理變化、感知障 礙、神經(jīng)紊亂、循環(huán)系統(tǒng)混亂或者腎衰竭。
[0005] 大范圍的汞中毒在日本、伊朗、巴基斯坦、危地馬拉、加納、前南斯拉夫、阿根廷等 國家發(fā)生，造成了嚴(yán)重的后果。因此，限制工業(yè)中汞的使用已經(jīng)達(dá)成全球性的一致認(rèn)同，并 通過實(shí)時(shí)監(jiān)控環(huán)境、水及食物中的汞離子和甲基汞弄態(tài)度對于保障公眾的健康具有重要意 義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 我們開發(fā)了一系列的小分子熒光探針，可用于定量檢測汞離子和甲基汞。相比已 有探針，本發(fā)明的小分子熒光探針對二者汞離子和甲基汞都有極高的檢測靈敏性，對汞離 子和甲基汞的檢測限分別達(dá)到了 4. 6pM和160pM。
[0007] 因此，本發(fā)明第一方面提供下式I所示的化合物：
[0008]
[0009] 式中，&和R2獨(dú)立選自任選取代的Cl-C6直鏈或支鏈烷基。
[0010] 在一個(gè)具體實(shí)施例中，札和R2各自獨(dú)立選自C1-C4直鏈或支鏈烷基。
[0011] 在一個(gè)具體實(shí)施例中，&和R2各自獨(dú)立選自任選地被1 一 2個(gè)選自羧基（-C00H)、 氨基（-NH2)、C1-C4烷氧基、鹵素、羥基、以及C1-C4烷氧基羰基的取代基取代的C1-C4直鏈 或支鏈烷基。
[0012] 在一個(gè)具體實(shí)施例中，&和R2各自獨(dú)立選自任選地被1 一 2個(gè)選自羧基、氨基和 C1-C4烷氧基羰基的取代基取代的C1-C4直鏈或支鏈烷基。
[0013] 在一個(gè)具體實(shí)施例中，&和R2各自獨(dú)立選自任選地被1一2個(gè)選自羧基、氨基和 C1-C3烷氧基羰基的取代基取代的甲基、乙基和丙基。
[0014]在一個(gè)具體實(shí)施例中，札和R2各自獨(dú)立選自甲基、乙基、-CH2-C00Me、-CH2-C00H 和-ch2nh2〇
[0015] 在一個(gè)具體實(shí)施例中，式I化合物選自：
[0016]
[0017] 本發(fā)明第二方面提供一種檢測組合物，該組合物含有本發(fā)明式I的化合物和溶 劑。
[0018] 在一個(gè)具體實(shí)施例中，所述溶劑為溶解本發(fā)明化合物并適用于汞離子和/或甲基 汞的檢測的各種溶劑。
[0019] 在一個(gè)具體實(shí)施例中，所述溶劑為含有HEPES緩沖液和DMS0的混合溶液。
[0020] 在一個(gè)具體實(shí)施例中，所述HEPES緩沖液的濃度為5-15mM，pH= 7. 4。
[0021] 在一個(gè)具體實(shí)施例中，所述HEPES緩沖液的濃度為10mM，pH= 7. 4。
[0022] 在一個(gè)具體實(shí)施例中，HEPES緩沖液與DMS0的體積比為85~98 :15 :2。
[0023] 在一個(gè)具體實(shí)施例中，HEPES緩沖液與DMS0的體積比為95 :5。
[0024] 在一個(gè)具體實(shí)施例中，所述檢測組合物中，本發(fā)明化合物的濃度為5-50μM，優(yōu)選 為 5-20μΜ。
[0025] 在一個(gè)具體實(shí)施例中，所述檢測組合物含有濃度為5 - 15μΜ的本發(fā)明式I化合 物、HEPES緩沖液與DMS0,其中，HEPES緩沖液的濃度為10mM，pH= 7. 4,HEPES緩沖液與 DMS0的體積比為90~98 :10 :2。
[0026] 本發(fā)明第三方面提供一種檢測試劑盒，所述試劑盒含有本發(fā)明式I的化合物，或 本發(fā)明的檢測組合物。
[0027] 在一個(gè)具體實(shí)施例中，所述試劑盒還包括用于指導(dǎo)檢測樣品中的汞離子和甲基汞 的說明書。
[0028] 本發(fā)明還提供一種檢測樣品中的汞離子和/或甲基汞的方法，所述方法包括使本 發(fā)明式I化合物或本發(fā)明檢測組合物與樣品接觸，并檢測紫外可見光譜或熒光發(fā)射光譜信 號。
[0029] 在一個(gè)具體實(shí)施例中，所述檢測方法包括檢測紫外可見光譜在350納米處的吸收 強(qiáng)度。
[0030] 在一個(gè)具體實(shí)施例中，所述檢測方法包括檢測熒光發(fā)射光譜中410納米處的發(fā)射 強(qiáng)度。
[0031] 在一個(gè)具體實(shí)施例中，所述檢測方法中，紫外可見光譜在350納米處的吸收強(qiáng)度 的汞離子和/或甲基汞的濃度成正比。
[0032] 在一個(gè)具體實(shí)施例中，所述檢測方法中，熒光發(fā)射光譜中410納米處的發(fā)射強(qiáng)度 和汞離子和/或甲基汞的濃度成正比。
[0033] 本發(fā)明還包括下式II化合物：
[0034]
[0035] 式中，&和R2獨(dú)立選自任選取代的C1-C6直鏈或支鏈烷基。
[0036] 在一個(gè)具體實(shí)施例中，札和R2各自獨(dú)立選自C1-C4直鏈或支鏈烷基。
[0037]在一個(gè)具體實(shí)施例中，&和R2各自獨(dú)立選自任選地被1 一 2個(gè)選自羧基（-C00H)、 氨基（-NH2)、C1-C4烷氧基、鹵素、羥基、以及C1-C4烷氧基羰基的取代基取代的C1-C4直鏈 或支鏈烷基。
[0038] 在一個(gè)具體實(shí)施例中，&和R2各自獨(dú)立選自任選地被1一2個(gè)選自羧基、氨基和 C1-C4烷氧基羰基的取代基取代的C1-C4直鏈或支鏈烷基。
[0039] 在一個(gè)具體實(shí)施例中，&和R2各自獨(dú)立選自任選地被1一2個(gè)選自羧基、氨基和 C1-C3烷氧基羰基的取代基取代的甲基、乙基和丙基。
[0040] 在一個(gè)具體實(shí)施例中，札和R2各自獨(dú)立選自甲基、乙基、-CH2-C00Me、-CH2-C00H 和-ch2nh2〇
[0041] 在一個(gè)具體實(shí)施例中，式II化合物選自：
[0042]
[0043] 本發(fā)明還包括式II化合物在制備式I化合物中的用途。
【附圖說明】
[0044] 圖1:本發(fā)明探針Hg410b及其檢測產(chǎn)物1的化學(xué)結(jié)構(gòu)。
[0045] 圖2 :a)探針Hg410b和Hg2+的熒光滴定圖；b)探針Hg410b和Hg2+的熒光滴定中 410b納米處熒光發(fā)射強(qiáng)度隨Hg2+當(dāng)量變化情況；c)探針Hg410b和MeHg+的熒光滴定圖；d) 探針Hg410b和MeHg+的熒光滴定中410b納米處熒光發(fā)射強(qiáng)度隨MeHg+當(dāng)量變化情況。
[0046] 圖3:探針Hg410b檢測Hg2+和MeHg+的動力學(xué)曲線。
[0047] 圖4:向探針Hg410a的溶液中加入含有汞離子的樣品，固定熒光激發(fā)波長360納 米，檢測在410納米處的熒光發(fā)射強(qiáng)度隨汞離子當(dāng)量的變化情況。
【具體實(shí)施方式】
[0048] 本發(fā)明涉及使用本發(fā)明式I化合物檢測樣品中的汞離子和/或甲基汞：
[0049]
[0050] 式中，&和R2獨(dú)立選自任選取代的C1-C6直鏈或支鏈烷基。
[0051] "烷基"在本文中指支鏈或直鏈飽和烴基。在一些實(shí)施方式中，烷基含有1一6個(gè) 碳原子，在優(yōu)選的實(shí)施例中，烷基含有1 一 4個(gè)碳原子，在更優(yōu)選的實(shí)施例中，烷基有1 一 3 個(gè)碳原子。烷基的例子有甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、叔丁基等。
[0052] "烷氧基"指被烷基取代的氧基，通常含有1一6個(gè)碳原子，優(yōu)選含有1一4個(gè)碳原 子，更優(yōu)選含有1 一 3個(gè)碳原子。烷氧基的例子包括但不限于甲氧基、乙氧基等。
[0053] "羰基"指 "_C(0)_" 基團(tuán)。
[0054] "任選取代"指基團(tuán)可任選地被1 一 3個(gè)，優(yōu)選1 一 2個(gè)，更優(yōu)選1個(gè)取代基取代； 取代基可以是例如羧基（-C00H)、氨基（-NH2)、C1-C4烷氧基、鹵素、羥基、以及C1-C4烷氧基 撰基。
[0055] "鹵素"指氟、氯、溴和碘，優(yōu)選氟和氯。<