一种检测二肽基肽酶IV的近红外荧光探针及其制备方法和应用

本发明涉及荧光探针，尤其涉及一种检测二肽基肽酶iv的近红外荧光探针及其制备方法和应用。

背景技术：

1、二肽基肽酶家族，包括二肽基肽酶iv(dpp-iv，e.c 3.4.14.5，也称为cd26)，它与成纤维细胞活化蛋白、二肽基肽酶viii和二肽基肽酶ix的特征都是能够裂解n端二肽。dpp-iv是原型，并以其切割和灭活肠促胰岛素的活性而闻名，因此，这种酶的抑制剂已广泛用于治疗2型糖尿病。dpp-iv在多种组织中广泛表达，其天然底物包括肽类激素、细胞因子以及一些生长因子。鉴于dpp-iv在调节多种生物学过程中发挥的多效性作用，dpp-iv已成为肿瘤生物学和免疫学等多个领域具有吸引力的新生物标志物。

2、甲状腺癌为内分泌恶性肿瘤中发病率最高的一种，其发病率在近几十年呈明显上升趋势，其中甲状腺乳头状癌(ptc)占甲状腺癌的大多数。braf v600e突变导致丝裂原活化蛋白激酶信号输出增加，是最主要的致癌驱动基因。dpp-iv在甲状腺恶性肿瘤中表达上调，可以作为甲状腺疾病标志物用以辅助诊断。

3、影像学监测是人体实质性病变最有效的诊断方式，然而，包括ptc在内的甲状腺结节性病变难以通过常规影像或穿刺活检来诊断。往往确诊需要数天的病理学检查，步骤繁琐，耗时，且诊断结果依赖于病理医生的主观判断。

4、荧光成像技术有着高灵敏度、实时检测、生物相容性好等优势，尤其近红外荧光探针组织穿透能力强，并可以避免光散射、自吸收和内源性发色团荧光干扰，能够更直观的用于生物分子的识别检测与成像，近年来在影像学疾病诊断和治疗等领域得到了广泛的应用。因此，开发新型dpp-iv荧光探针，用于甲状腺疾病的早期成像诊断具有重要的临床应用价值。然而，目前报道的dpp-iv荧光探针较少，且绝大多数集中于研究糖尿病、肝癌等疾病，还没有通过荧光成像的方式研究甲状腺疾病中dpp-iv表达水平的报道。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种检测二肽基肽酶iv的近红外荧光探针及其制备方法和应用，本发明提供的近红外荧光探针能够高灵敏和选择性的检测二肽基肽酶iv，为首次利用荧光探针研究甲状腺疾病中dpp-iv表达水平。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

3、本发明提供了一种检测二肽基肽酶iv的近红外荧光探针，具有式i所示结构：

4、

5、本发明提供了上述技术方案所述近红外荧光探针的制备方法，包括以下步骤：

6、将化合物1、化合物2、4-二甲氨基吡啶、吡啶与有机溶剂混合，进行取代反应，得到化合物mb-boc；

7、所述化合物1、化合物2与化合物mb-boc的结构式依次如下所示：

8、

9、将所述化合物mb-boc、三氟乙酸与有机溶剂混合，进行脱保护基反应，得到具有式i所示结构的近红外荧光探针。

10、优选地，所述化合物1与化合物2的摩尔比为1：(0.8～1.2)。

11、优选地，所述化合物1与4-二甲氨基吡啶的摩尔比为1：(2.0～3.0)。

12、优选地，所述化合物1与吡啶的用量比为0.4mmol：(1.5～2.5)ml。

13、优选地，所述取代反应的温度为45～60℃，时间为10～16h。

14、优选地，所述化合物mb-boc与三氟乙酸的用量比为0.11mmol：(3～6)ml。

15、优选地，所述脱保护基反应的温度为20～35℃，时间为0.5～1.5h。

16、本发明提供了上述技术方案所述近红外荧光探针在制备甲状腺疾病诊断试剂中的应用。

17、优选地，所述甲状腺疾病包括甲状腺癌、甲状腺炎或甲状腺囊肿。

18、本发明提供了一种检测二肽基肽酶iv的近红外荧光探针(记为探针mb-dpp4)。本发明基于近红外发光的亚甲基蓝(mb)荧光团，通过破坏其共轭结构，引入具有自离去性能的连接基团和dpp-iv特异性识别基团，开发了一种用于检测dpp-iv的新型近红外荧光探针，同时对其发光性能、识别机理等进行了系统研究，并将其应用于甲状腺癌细胞和小鼠甲状腺肿瘤模型的成像研究。具体的，本发明提供的探针mb-dpp4被锁定在非共轭、无色和无荧光的状态，当被dpp-iv激活后，识别基团二肽基被特异性切除，然后发生进一步1,6-消除，导致亚甲基蓝释放，溶液变成蓝色，实现了荧光“off-on”响应。测试例的结果显示，本发明中探针mb-dpp4在检测dpp-iv时表现出优异的性能，包括长波长发射(715nm)、选择性好(53种干扰物)和灵敏度高(0.29ng/ml)等优点。此外，本发明中探针mb-dpp4已成功用于甲状腺癌细胞和甲状腺癌小鼠模型的生物成像，首次利用荧光探针研究了甲状腺疾病中dpp-iv表达水平，为甲状腺疾病的诊断和辅助切除肿瘤的应用提供了有力手段。

技术特征：

1.一种检测二肽基肽酶iv的近红外荧光探针，具有式i所示结构：

2.权利要求1所述近红外荧光探针的制备方法，包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述化合物1与化合物2的摩尔比为1：(0.8～1.2)。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述化合物1与4-二甲氨基吡啶的摩尔比为1：(2.0～3.0)。

5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述化合物1与吡啶的用量比为0.4mmol：(1.5～2.5)ml。

6.根据权利要求2～5任一项所述的制备方法，其特征在于，所述取代反应的温度为45～60℃，时间为10～16h。

7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述化合物mb-boc与三氟乙酸的用量比为0.11mmol：(3～6)ml。

8.根据权利要求2或7所述的制备方法，其特征在于，所述脱保护基反应的温度为20～35℃，时间为0.5～1.5h。

9.权利要求1所述近红外荧光探针在制备甲状腺疾病诊断试剂中的应用。

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述甲状腺疾病包括甲状腺癌、甲状腺炎或甲状腺囊肿。

技术总结
本发明提供了一种检测二肽基肽酶IV的近红外荧光探针及其制备方法和应用，属于荧光探针技术领域。本发明基于近红外发光的亚甲基蓝(MB)荧光团，通过破坏其共轭结构，引入具有自离去性能的连接基团和DPP‑IV特异性识别基团，开发了一种用于检测DPP‑IV的新型近红外荧光探针，测试例的结果显示，本发明中探针在检测DPP‑IV时表现出优异的性能，包括长波长发射、选择性好和灵敏度高等优点。此外，本发明中探针已成功用于甲状腺癌细胞和甲状腺癌小鼠模型的生物成像，首次利用荧光探针研究了甲状腺疾病中DPP‑IV表达水平，为甲状腺疾病的诊断和辅助切除肿瘤的应用提供了有力手段。

技术研发人员：宋大千,马品一,高德江,徐兰兰
受保护的技术使用者：吉林大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13