一种对甲醛响应的近红外荧光探针及其制备方法和应用

本发明涉及对甲醛响应的荧光开启型近红外荧光探针的制备以及应用，属于生物化学。

背景技术：

1、甲醛(fa)是最简单的醛之一，由于其高反应性，也被认为是活性羰基物质。甲醛除了广泛存在于我们的生活环境中，也可以由生物体产生。在正常的生理过程中，甲醛可通过氧化甲醇、解离5，10-亚甲基-thf和脱羧乙醛酸内源性形成，并可通过与四氢叶酸(thfa)在c1代谢系统中结合而被解毒，或被谷胱甘肽(gsh)依赖的甲醛脱氢酶(faldh)和s-甲酰基谷胱甘肽水解酶(s-fgh)催化氧化，以上过程可使甲醛的浓度处于动态平衡状态。另一方面，由于甲醛的高活性，过量暴露诱导的甲醛过度表达可导致多种疾病，例如记忆力衰退和各种神经退行性疾病。基于植物的生理和代谢特性以及环境适应性，植物修复是一种节能、环保、有效的去除空气中甲醛的方法。然而，由于缺乏合适的工具，原位地观察植物中的甲醛代谢机制仍然具有挑战性。因此，为了了解甲醛在植物中的生理功能，开发可用于植物中甲醛的实时检测和成像的方法非常重要。

2、随着小分子荧光探针的发展和应用，研究人员为生物中甲醛的检测提出了新的思路。通过将荧光探针和荧光显微镜技术相结合，可以实现生物体中的甲醛检测。该方法由于具有高时空分辨率、高灵敏度和高选择性的优点，因此引起了人们的广泛关注。目前已报道的多数荧光探针可以对动物活细胞中的甲醛进行成像。只有少数案例被用于植物中甲醛的成像。在检测植物中甲醛的过程中，植物的自发荧光和组织光散射可能会干扰检测精度。

3、因此，为了实现更高的分辨率和更准确的检测，迫切需要开发具有更强组织穿透性的近红外荧光探针，用于对植物组织中的甲醛成像。

技术实现思路

1、本发明突破现有技术的问题的限制，提供了一种对甲醛响应的荧光开启型近红外荧光探针制备方法和应用。制备得到可对甲醛快速响应的荧光探针，并将其应用于植物中甲醛的成像。

2、为解决上述技术问题，本发明提供了一种对甲醛响应的近红外荧光探针，其结构如结构式(i)所示：

3、

4、本发明还提供了一种对甲醛响应的近红外荧光探针的制备方法，包括以下步骤：

5、(1)向反应器中加入3，5，5-三甲基-2-环己烯-1-酮，加入甲苯溶解，然后加入丙二腈、乙酸铵和乙酸，升温反应，反应结束后冷却析出，得到产物1，其中3，5，5-三甲基-2-环已烯-1-酮、丙二腈、乙酸铵和乙酸的摩尔比为1∶1∶0.15∶0.30；

6、(2)向反应器中加入产物1，加入4-乙酰氨基苯甲醛，用乙腈溶解，然后加入哌啶，升温反应，反应结束后冷却析出，得到产物2，其中产物1与4-乙酰氨基苯甲醛的摩尔比为1∶1；

7、(3)向反应器中加入产物2，用异丙醇和盐酸溶解，升温反应，反应结束后冷却析出，得到产物3；

8、(4)向反应器中加入产物3，用盐酸溶解，加入亚硝酸钠和氯化亚锡，反应结束后得到产物dise。

9、反应过程为：

10、

11、优选的，所述步骤(1)中的升温反应温度为100～140℃。

12、优选的，所述步骤(2)中的升温反应温度为0～100℃。

13、优选的，所述步骤(3)中的升温反应温度为80～120℃。

14、同时，本发明还提供了一种对甲醛响应的近红外荧光探针或对甲醛响应的近红外荧光探针的制备方法制备得到的对甲醛响应的近红外荧光探针在植物中的应用。

15、本发明所达到的有益效果：

16、1、通过本发明所报道的方法得到的荧光探针具有高选择性，高灵敏度的特点并且检测限到达0.048μm。该探针在生理ph下具有良好的稳定性，有助于实时原位检测甲醛；该探针的发射波长到达近红外区，这能够有效地避开植物组织自发荧光的干扰从而可用于植物组织的甲醛成像。

17、2、本发明所报道的合成方法所用到的原料均可通过商业途径获得。并且该合成方法的合成条件温和、收率高，这有利于节约成本以及保证目标产物的产量。

18、3、本发明所报道的甲醛荧光探针能够应用于拟南芥根尖组织内的甲醛检测。该探针能够发射出600-800nm波段的荧光，成功避开了拟南芥根尖组织在400-500nm波段的自发荧光从而获得清晰可靠的荧光成像照片。

技术特征：

1.一种对甲醛响应的近红外荧光探针，其结构如结构式(i)所示：

2.根据权利要求1所述的对甲醛响应的近红外荧光探针，其特征在于，其制备方法为：

3.根据权利要求2所述的对甲醛响应的近红外荧光探针的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的升温反应温度为100～140℃。

4.根据权利要求2或3所述的对甲醛响应的近红外荧光探针的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中的升温反应温度为0～100℃。

5.根据权利要求2～4任一项所述的的对甲醛响应的近红外荧光探针的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中的升温反应温度为80～120℃。

6.一种权利要求1所述的对甲醛响应的近红外荧光探针或根据权利要求2～5任一项所述的对甲醛响应的近红外荧光探针的制备方法制备得到的对甲醛响应的近红外荧光探针在植物中的应用。

技术总结
本发明公开了一种对甲醛响应的荧光开启型近红外荧光探针及其制备方法和应用，其结构如结构式(I)为：制备得到的近红外荧光探针具有良好的灵敏性、特异的选择性及快速的响应速度，在较宽的pH范围内稳定且不受其它相关离子的干扰，是一种检测甲醛的良好荧光分子探针。并且通过该方法得到的目标产物能够运用于对拟南芥根尖组织内的甲醛进行成像。

技术研发人员：王小青,闵张涛,张迈,徐莉,刘志鹏
受保护的技术使用者：南京林业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12