一种可用于抑菌的阳离子型荧光探针及其制备方法与应用

本发明涉及分子荧光探针，尤其涉及一种可用于抑菌的阳离子型荧光探针及其制备方法与应用。

背景技术：

1、天然核苷是一种内源性的化合物，作为组成dna和rna的基本结构单元，参与了许多关键的生理过程。核苷类似物与天然核苷的化学结构相似，一般是通过化学方法进行结构修饰、重新改造得到的核苷类化合物。现已有多种核苷类似物作为荧光探针被广泛的应用于小分子物质检测、细胞成像、肿瘤、病毒感染治疗等方面。

2、但是目前的核苷类似物荧光探针只具有荧光功能，功能性较为单一，且响应速度慢。

3、因此，现有技术还有待于改进和发展。

技术实现思路

1、鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种可用于抑菌的阳离子型荧光探针及其制备方法与应用，旨在解决现有核苷类似物荧光探针功能性单一的问题。

2、本发明的技术方案如下：

3、本发明的第一方面，提供一种可用于抑菌的阳离子型荧光探针，所述荧光探针的结构式如下所示：

4、

5、本发明采用季铵盐对天然核苷进行修饰，合成了一种具有季铵盐结构和荧光功能基团的阳离子型荧光探针。与之前报道的tpe-dc、tpe-du及tpe-fdu或其它氨基正离子化合物相比，本发明的荧光探针因兼具核苷和氨基正离子，从而水溶性和抗菌性得到显著增强，并且具有较好的细胞器靶向性(例如线粒体)，对于开发其后续在分析化学、环境修复、抗菌材料和生物医学工程等领域的应用研究具有非凡的意义。

6、本发明的第二方面，提供一种如上所述的荧光探针的制备方法，包括步骤：

7、制备e-du，所述e-du的结构式如下所示：

8、

9、制备tpepy-n3，所述tpepy-n3的结构式如下所示：

10、

11、将所述e-du与所述tpepy-n3进行反应得到所述荧光探针。

12、优选的，所述制备e-du的步骤，具体包括：

13、将5-碘-2'-脱氧尿苷与三甲基硅基乙炔tmsa进行薗头耦合反应，纯化后得到tmse-du；

14、将所述tmse-du与四丁基氟化铵tabf进行脱硅烷基反应，纯化后得到e-du；

15、上述反应路线如下所示：

16、

17、优选的，所述制备tpepy-n3的步骤，具体包括：

18、将tpe-br与4-吡啶硼酸进行反应，纯化后得到tpepy；

19、将所述tpepy与1-叠氮基-3-溴丙烷进行反应，纯化后得到tpepy-n3；

20、上述反应路线如下所示：

21、

22、优选的，所述将所述e-du与所述tpepy-n3进行反应得到所述荧光探针的步骤，具体包括：在惰性气体的保护下，将e-du、tpepy-n3、硫酸铜和抗坏血酸钠溶于叔丁醇和水的混合溶液中，在室温下反应10-14小时，反应产物浓缩后进行柱层析，分离纯化后得到所述荧光探针；

23、上述反应路线如下所示：

24、

25、本发明的第三方面，提供一种荧光探针在离子检测中的应用。

26、具体的，本发明的荧光探针对重金属离子汞具有特异性响应，汞离子促进了探针化合物之间的聚集从而导致更强的聚集来诱导发光效应(aie)，也显著增强探针的荧光性能。根据红外光谱图，发现tpepy-du中-oh/-nh的特征峰发生了蓝移，-ch和-nh-c＝o的特征峰明显减弱，说明荧光探针tpepy-du与汞离子发生了特异性结合，生成了复合物(tpepy-du@hg2+)。本发明荧光探针应用在汞离子检测中具备方便快捷、灵敏度高、特异性强等优点，克服了常规检测方法灵敏度差、干扰性大、前处理复杂和仪器昂贵等缺点，是一种经济实用的汞离子定性分析技术。

27、本发明的第四方面，提供一种荧光探针在谷胱甘肽检测中的应用。

28、具体的，由于汞离子容易与谷胱甘肽中的巯基形成更强的hg-s键而结合在一起，因此本发明荧光探针与汞离子形成的复合物(tpepy-du@hg2+)可以对谷胱甘肽(gsh)产生特异性响应，谷胱甘肽可以争夺复合物(tpepy-du@hg2+)中的汞离子而促使复合物分解为tpepy-du，致使荧光发生显著淬灭，进一步恢复到该探针原有的荧光强度，整个过程荧光表现为“on-off”机制。

29、本发明的第五方面，提供一种荧光探针在细胞成像中的应用。

30、具体的，本发明荧光探针具有聚集诱导发光-aie特性的tpe基团，可以在不良溶剂中或附着于细胞器/组织器官等而受激发后发射强烈的不同颜色荧光。在较低的浓度下与nih-3t3细胞共孵育，在30分钟内就可以快速使细胞着色，本发明中荧光探针的设计很好地解决了生物相容性差的干扰。

31、本发明的第六方面，提供一种荧光探针在抗菌方面的应用。

32、具体的，本发明荧光探针为季铵盐类衍生物，季铵盐是最常用的阳离子抗菌剂之一，并且阳离子通常不容易使细菌产生耐药性，能够有效应对耐药菌的感染，有望作为高效抑菌介质抑制细菌的生长。

33、有益效果：

34、1、本发明提供的一种可用于抑菌的阳离子型荧光探针，包括e-du与tpepy-n3两部分，e-du单元为核苷类似物，能够提高荧光探针的生物相容性；荧光探针中存在的tpe基团，使得荧光探针具有aie特性；而季铵盐结构使荧光探针具有抑制细菌生长的性能，且增加了荧光探针的水溶性。此外，该荧光探针还能高效地用于环境中重金属离子监测、生物小分子检测、细胞成像和细菌抑制剂等方面，是一个多功能的阳离子型荧光探针。

35、2、本发明所采用的制备方法合成路线操作简便、路径短、产物易得。

技术特征：

1.一种可用于抑菌的阳离子型荧光探针，其特征在于，所述荧光探针的结构式如下所示：

2.一种权利要求1所述的荧光探针的制备方法，其特征在于，包括步骤：

3.根据权利要求2所述的荧光探针的制备方法，其特征在于，所述制备e-du的步骤，具体包括：

4.根据权利要求2所述的荧光探针的制备方法，其特征在于，所述制备tpepy-n3的步骤，具体包括：

5.根据权利要求2所述的荧光探针的制备方法，其特征在于，所述将所述e-du与所述tpepy-n3进行反应得到所述荧光探针的步骤，具体包括：在惰性气体的保护下，将e-du、tpepy-n3、硫酸铜和抗坏血酸钠溶于叔丁醇和水的混合溶液中，在室温下反应10-14小时，反应产物浓缩后进行柱层析，分离纯化后得到所述荧光探针；

6.权利要求1所述的荧光探针在离子检测中的应用。

7.权利要求1所述的荧光探针在谷胱甘肽检测中的应用。

8.权利要求1所述的荧光探针在细胞成像中的应用。

9.权利要求1所述的荧光探针在抗菌方面的应用。

技术总结
本发明公开的一种可用于抑菌的阳离子型荧光探针及其制备方法与应用，所述荧光探针的结构式如下：本申请首先制备E‑dU；再制备TPEPy‑N<subgt;3</subgt;；最后将所述E‑dU与所述TPEPy‑N<subgt;3</subgt;通过Click反应得到所述荧光探针。本申请的荧光探针很好地解决了溶解性、生物相容性的问题，并且具有汞离子检测、谷胱甘肽响应、细胞成像、细菌杀伤等多种功能。

技术研发人员：熊海,曾雅婷
受保护的技术使用者：深圳大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16