一種活性近紅外熒光基團(tuán)及其制備方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬分子影像試劑領(lǐng)域，涉及一類(lèi)可對(duì)生物活性分子進(jìn)行快速標(biāo)記的活性近 紅外英光基團(tuán)，具體涉及該類(lèi)活性近紅外英光基團(tuán)的合成、表征、光學(xué)性質(zhì)和在生物分子標(biāo) 記中的應(yīng)用。該類(lèi)英光基團(tuán)具有標(biāo)記率高、標(biāo)記條件溫和、英光基團(tuán)吸光系數(shù)和量子產(chǎn)率 高、光化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定等特點(diǎn)。通過(guò)該類(lèi)英光基團(tuán)的標(biāo)記可實(shí)現(xiàn)目標(biāo)生物活性分子在活體內(nèi) 分布的無(wú)創(chuàng)監(jiān)測(cè)和定量。
【背景技術(shù)】
[0002] 十六世紀(jì)光學(xué)顯微鏡改變了人們對(duì)生物學(xué)的認(rèn)識(shí)，推動(dòng)了生物醫(yī)學(xué)的快速發(fā)展。 本領(lǐng)域知悉，在光鏡下可W觀察細(xì)胞的大小及形態(tài)、細(xì)胞器、染色體等。電子顯微鏡的發(fā)明 開(kāi)啟了研究細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)的新紀(jì)元，如觀察粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、核糖體，同時(shí)配合生 物化學(xué)技術(shù)還能對(duì)細(xì)胞分子進(jìn)行分析等。隨著人類(lèi)社會(huì)的進(jìn)步，近年來(lái)新的影像學(xué)設(shè)備及 技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，分子影像學(xué)應(yīng)運(yùn)而生。分子影像學(xué)是一口涉及影像學(xué)與現(xiàn)代分子生物學(xué) 及其他學(xué)科的新興交叉學(xué)科。現(xiàn)代細(xì)胞生物學(xué)、分子生物學(xué)技術(shù)空前的進(jìn)步和發(fā)展、高祀 向性及靈敏度的分子探針、高時(shí)空分辨率小動(dòng)物成像設(shè)備的發(fā)展等為分子影像學(xué)提供了 條件。分子影像學(xué)是從分子或細(xì)胞水平上成像從而達(dá)到認(rèn)識(shí)疾病、闡明病變組織生物過(guò) 程變化、病變細(xì)胞基因表達(dá)、代謝活性高低、病變細(xì)胞是否存活W及細(xì)胞內(nèi)生物活動(dòng)的狀 態(tài)等目的的科學(xué)。分子影像學(xué)的發(fā)展為疾病早期診斷、治療和機(jī)制研究提供了實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài) 信息。常用的分子影像學(xué)方法主要包括光學(xué)成像、超聲成像（ultrasound)、計(jì)算機(jī)斷層攝 影（computed tomography, CT)、核石茲共振（magnetic resonance imaging, MRI)、正電子衍 身寸成像（positron-emission tomography, PET)和單光子衍身寸（single-photon-emission computed tomography, SPECT)等。
[0003] 與其他成像手段相比，光學(xué)成像具有無(wú)創(chuàng)傷、無(wú)射線福射危害、價(jià)格低、敏感 性高、可實(shí)時(shí)成像等優(yōu)點(diǎn)。活體光學(xué)成像（in vivo optical imaging)主要采用生物 發(fā)光化ioluminescence)與英光（fluorescence)兩種技術(shù)。生物發(fā)光是用英光素酶 (luciferase)基因標(biāo)記特定細(xì)胞或DNA進(jìn)行成像，而英光技術(shù)則采用英光報(bào)告基團(tuán)佑FP、 RFP、切t及dyes等）對(duì)祀向細(xì)胞或分子進(jìn)行標(biāo)記成像。光學(xué)成像儀器可W直接檢測(cè)活體 生物體內(nèi)特定分子、細(xì)胞活動(dòng)和基因表達(dá)行為。通過(guò)該些技術(shù)，可W觀測(cè)活體動(dòng)物體內(nèi)腫瘤 的生長(zhǎng)及轉(zhuǎn)移、疾病的發(fā)生發(fā)展、基因的表達(dá)及反應(yīng)等生物學(xué)過(guò)程。相對(duì)于其他活體成像 技術(shù)；如超聲、計(jì)算機(jī)斷層攝影、核磁共振、正電子衍射成像、單光子衍射等，光學(xué)成像具有 若干獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，如操作簡(jiǎn)便、結(jié)果直觀、測(cè)量快速、靈敏度高及費(fèi)用低廉等。
[0004] 隨著現(xiàn)代醫(yī)學(xué)、分子生物學(xué)的發(fā)展和各種先進(jìn)英光檢測(cè)技術(shù)及儀器巧日流式細(xì)胞 儀（Flow c}ftomet;ry)、激光掃描共聚焦顯微鏡（Confocal laser scanning microscope, 化SM)等）的應(yīng)用，英光標(biāo)記作為一種非放射性的標(biāo)記技術(shù)受到很大程度的重視，并取得了 迅速的發(fā)展。通常英光標(biāo)記技術(shù)是指利用一些具有英光的物質(zhì)共價(jià)結(jié)合或物理吸附在所要 研究分子的某個(gè)基團(tuán)上，利用它的英光特性來(lái)提供被研究對(duì)象的信息。現(xiàn)今，英光標(biāo)記技術(shù) 已廣泛應(yīng)用于細(xì)胞內(nèi)外物質(zhì)檢測(cè)、核酸的檢測(cè)及疾病早期診斷等，在生物學(xué)研究領(lǐng)域和醫(yī) 學(xué)研究領(lǐng)域里發(fā)揮了很大的作用。
[0005] 光學(xué)成像具超高靈敏度、信號(hào)收集時(shí)間短、無(wú)電離福射、運(yùn)行成本低等優(yōu)點(diǎn)。然而 由于可見(jiàn)光（400-700nm)受到光信號(hào)在組織中的強(qiáng)吸收、散射、反射和信號(hào)衰減等因素的限 巧||，只能在組織表面或亞表面成像（l-3mm)。而生物內(nèi)源性分子血紅蛋白、水，脂質(zhì)等內(nèi)源性 分子在650-900nm近紅外波長(zhǎng)范圍內(nèi)的吸光率較低，加之活體組織在該一波長(zhǎng)區(qū)域自發(fā)英 光較低，因此近紅外光可W穿透較深的組織2cm)并得到信噪比較高的圖像。
[0006] 綜上所述，查閱國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)表明，目前尚未見(jiàn)此種可用于生物活性分子標(biāo)記的近 紅外英光探針的報(bào)道。本申請(qǐng)的發(fā)明人擬采用花菁類(lèi)近紅外英光基團(tuán)為母體，構(gòu)建一種可 W在生理中性條件下通過(guò)醜胺鍵標(biāo)記到生物分子上的活性近紅外英光基團(tuán)。與現(xiàn)有的商品 化近紅外英光基團(tuán)相比，該活性基團(tuán)具有標(biāo)記條件溫和、吸光系數(shù)及量子產(chǎn)率高、英光波長(zhǎng) 適合等優(yōu)點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的在于提供一類(lèi)活性近紅外英光基團(tuán)，涉及一類(lèi)可對(duì)生物活性分子進(jìn) 行快速標(biāo)記的活性近紅外英光基團(tuán)，具體涉及該類(lèi)活性近紅外英光基團(tuán)的合成、表征、光學(xué) 性質(zhì)和在生物分子標(biāo)記中的應(yīng)用。此類(lèi)基團(tuán)可W在生理?xiàng)l件下通過(guò)醜胺鍵標(biāo)記到生物分子 上，從而在活體狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)對(duì)該類(lèi)生物活性分子的無(wú)創(chuàng)示蹤。
[0008] 本發(fā)明所述的英光基團(tuán)的通式為IRP-B-NHS，其中IRP為花菁類(lèi)近紅外英光基團(tuán)； B為花菁類(lèi)英光基團(tuán)仲位上通過(guò)碳-碳鍵（C-C鍵）引入的芳香基團(tuán)；N服為N-羥基玻巧醜 亞胺醋，
[0009] 其結(jié)構(gòu)式如下：
[0010]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種活性近紅外熒光基團(tuán)，其特征在于，其通式為： IRP-B-NHS 其中IRP為花箐類(lèi)近紅外熒光基團(tuán)；B為熒光基團(tuán)IRP仲位通過(guò)碳-碳鍵引入的芳香 基團(tuán)；NHS為N-羥基琥珀酰亞胺酯。
2. 按權(quán)利要求1所述的活性近紅外熒光基團(tuán)，其特征在于，其結(jié)構(gòu)式如下：
其中，Rl為H，鹵素，烷基，芳香基，硝基，磺酸基，醛基或羧基； R2為羧基或者磺酸基； X-為氯離子，溴離子，碘離子或ClO4-; η 是 1，2,3,4,5,6,7 或 8。
3. 按權(quán)利要求2所述的活性近紅外熒光基團(tuán)，其特征在于，所述的鹵素選自氯，溴或 碘。
4. 按權(quán)利要求2所述的活性近紅外熒光基團(tuán)，其特征在于，所述的烷基選自甲基，乙 基7丙基7異丙基7 丁基或異丁基。
5. 按權(quán)利要求2所述的活性近紅外熒光基團(tuán)，其特征在于，所述的芳香基選自苯基，萘 基，或取代苯基。
6. 權(quán)利要求1所述的活性近紅外熒光基團(tuán)的制備方法，其特征在于，以花箐類(lèi)熒光基 團(tuán)為母體，利用Suzuki-Miyaura反應(yīng)，在零價(jià)鈕配合物催化下，通過(guò)羧基苯硼酸與IRP上的 烯丙基氯反應(yīng)將苯基羧酸通過(guò)碳-碳鍵引入到熒光基團(tuán)中，再通過(guò)對(duì)苯基羧酸修飾，生成 N-羥基琥珀酰亞胺酯，該活性酯在生理?xiàng)l件下與生物分子中的伯胺基反應(yīng)，將近紅外熒光 基團(tuán)通過(guò)酰胺鍵標(biāo)記到生物分子上；通過(guò)下述合成路線： 合成熒光基團(tuán)IRP，
合成目標(biāo)近紅外熒光基團(tuán)IRP-B-NHS :
7. 權(quán)利要求1或2的活性近紅外熒光基團(tuán)在制備對(duì)生物分子快速標(biāo)記制劑中的用途。
8. 權(quán)利要求1或2的活性近紅外熒光基團(tuán)在制備活體內(nèi)無(wú)創(chuàng)監(jiān)測(cè)制劑中的用途。
9. 權(quán)利要求1或2的活性近紅外熒光基團(tuán)在制備目標(biāo)生物活性分子在活體內(nèi)分布定量 的制劑中的用途。
【專利摘要】本發(fā)明屬分子影像試劑領(lǐng)域，涉及對(duì)生物活性分子進(jìn)行快速標(biāo)記的活性近紅外熒光基團(tuán)，其通式為IRP-B-NHS，其中IRP為花箐類(lèi)近紅外熒光基團(tuán)；B為花箐類(lèi)熒光基團(tuán)仲位上通過(guò)碳-碳鍵引入的芳香基團(tuán)；NHS為N-羥基琥珀酰亞胺酯。本發(fā)明以花箐類(lèi)熒光基團(tuán)為母體，用Suzuki-Miyaura反應(yīng)，將苯基羧酸通過(guò)碳-碳鍵引入到熒光基團(tuán)中，通過(guò)對(duì)苯基羧酸修飾，生成N-羥基琥珀酰亞胺酯，在生理?xiàng)l件下與生物分子中的伯胺基反應(yīng)，將近紅外熒光基團(tuán)標(biāo)記到生物分子上，實(shí)現(xiàn)無(wú)創(chuàng)示蹤。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)對(duì)生物活性分子如多肽、蛋白、抗體或聚合物分子進(jìn)行快速、安全、有效、穩(wěn)定的標(biāo)記，對(duì)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)活性分子在活體內(nèi)的分布無(wú)創(chuàng)監(jiān)測(cè)和定量具有重要意義。
【IPC分類(lèi)】C09K11-06, C07D403-14, A61K49-00
【公開(kāi)號(hào)】CN104673273
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201310636999
【發(fā)明人】李聰, 張靜燁, 黃翠云
【申請(qǐng)人】復(fù)旦大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年6月3日
【申請(qǐng)日】2013年12月2日