本發(fā)明涉及生物，具體涉及一種用于體內(nèi)監(jiān)測馬兜鈴酸i誘導線粒體酸化的自校準近紅外熒光/光聲雙模態(tài)分子探針及其制備方法及其應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、馬兜鈴酸i(aristolochic?acid?i，aai)是馬兜鈴屬中草藥中的一種天然化合物，具有腎毒性，與線粒體自噬相關(guān)。線粒體自噬是細胞內(nèi)重要的生物學過程，對調(diào)節(jié)線粒體活性和控制細胞代謝質(zhì)量起核心作用?，F(xiàn)有技術(shù)中，熒光探針常用于細胞培養(yǎng)中的線粒體ph測量，但這些探針無法實現(xiàn)對aai誘導的體內(nèi)線粒體自噬過程中線粒體酸化的實時、原位成像。

2、此外，現(xiàn)有的熒光成像技術(shù)在體內(nèi)應(yīng)用時受到多種因素的限制，包括光穿透深度有限、背景熒光干擾以及生物體內(nèi)可能的熒光淬滅現(xiàn)象。這些限制導致了對深部組織中線粒體酸化動態(tài)監(jiān)測的困難。

3、針對上述問題，研究者們一直在探索能夠?qū)崿F(xiàn)活體內(nèi)線粒體自噬過程監(jiān)測的方法。然而，由于缺乏能夠同時靶向腎臟組織和線粒體的分子探針，以及缺乏能夠提供高分辨率、低背景信號的成像手段，活體內(nèi)線粒體自噬的研究進展緩慢。

4、基于此，有必要開發(fā)一種新型的自校準雙模態(tài)分子探針，該探針能夠在活體內(nèi)對aai誘導的線粒體酸化進行實時、原位的監(jiān)測，從而為腎臟疾病的早期診斷和治療提供新的工具。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、(一)要解決的技術(shù)問題

2、針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種自校準的近紅外二區(qū)熒光/光聲雙模態(tài)成像探針及其制備方法，該探針具有優(yōu)異的水溶性和低分子量，帶有兩個正電荷，有利于精確靶向腎臟線粒體。探針的熒光/光聲變化響應(yīng)線粒體酸化，能夠動態(tài)和半定量地反應(yīng)aai誘導的腎臟毒性小鼠模型中線粒體ph的變化。

3、(二)技術(shù)方案

4、為了達到上述目的，本發(fā)明采用的主要技術(shù)方案包括：

5、一種近紅外二區(qū)熒光/光聲雙模態(tài)成像探針(命名為shd-sirho)，該探針的結(jié)構(gòu)式如下：

6、本發(fā)明將硅羅丹明(sirho)和半氰染料(shd)，通過短鏈共價連接形成fret型探針，該探針具有比率近紅外(nir)熒光/光聲(pa)雙模態(tài)信號，能夠自校準兩種信號通道，以消除信號變異性。

7、該探針用于測量活細胞和體內(nèi)aai介導的線粒體酸化。將所述探針注入具有aai誘導的腎臟或肝臟損傷的模型動物體內(nèi)，并通過熒光/光聲成像監(jiān)測線粒體酸化。

8、該探針具有良好的水溶性和小分子量，帶有兩個正電荷，便于其精確靶向腎線粒體，其中熒光/pa響應(yīng)于局部ph而變化，首次實現(xiàn)了aai誘導的腎損傷小鼠模型中線粒體ph的細微變化的空間、動態(tài)和半定量繪圖。該探針為在體內(nèi)觀察線粒體自噬提供了一種新的工具，并促進了aai腎損傷機制的研究。其中，探針shd-sirho的反應(yīng)機理如圖1所示：

9、當ph較高時，shd的吸收峰位于730nm處，而sirho在680nm處有較強的吸收和熒光。當溶液的ph值從8.0降至4.5，shd的吸光度在730nm處逐漸降低，導致在730nm處的光聲(pa)信號“關(guān)閉”以及在780nm處的熒光逐漸減弱。與此同時，sirho在680nm處的pa信號和熒光相對穩(wěn)定，

10、不受ph變化的影響，可以作為內(nèi)參信號。

11、本發(fā)明還提供所述的近紅外二區(qū)熒光/光聲雙模態(tài)成像探針的制備方法，它包括以下步驟：

12、(1)將硅羅丹明b(化合物1)溶解于無水乙腈中，于特定條件下反應(yīng)，加入三氯氧磷，得到化合物2；向上述反應(yīng)體系中加入1-boc-哌嗪，無水乙腈溶解，室溫下加入三乙胺，攪拌后得到化合物3；其中，化合物1、化合物2、化合物3的結(jié)構(gòu)式分別為：

13、

14、(2)將化合物3溶解在三氟乙酸和二氯甲烷的混合物中，攪拌反應(yīng)后，將溶劑旋干，得到化合物4，所述化合物4的結(jié)構(gòu)式如下：

15、

16、(3)將化合物5和3-羥基苯酚溶解在無水n,n-二甲基甲酰胺中，特定溫度反應(yīng)后，加入三乙胺，得到化合物6；其中，化合物5與化合物6的結(jié)構(gòu)式分別如下：

17、(4)將化合物6溶解在甲醇中，加入濃鹽酸反應(yīng)，得到化合物7；將化合物7溶解在二氯甲烷中，加入乙酰酐和三乙胺，室溫下反應(yīng)得到化合物8；其中化合物7與化合物8的結(jié)構(gòu)式分別如下：

18、

19、(5)將化合物4和化合物8溶解在二氯甲烷中，加入hatu和dipea反應(yīng)后，洗滌干燥，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)得到粗品；將粗品溶解在甲醇中，加入濃鹽酸，洗滌得到所述shd-sirho探針；

20、所述制備方法的反應(yīng)式如下：

21、

22、所述的近紅外二區(qū)熒光/光聲雙模態(tài)成像探針在作為檢測線粒體自噬的熒光探針中的應(yīng)用。

23、所述的近紅外二區(qū)熒光/光聲雙模態(tài)成像探針在評估藥物誘導的腎臟損傷中的應(yīng)用。

24、使用所述探針進行體內(nèi)成像，并通過分析線粒體酸化的成像信號來評估損傷程度。

25、所述的近紅外二區(qū)熒光/光聲雙模態(tài)成像探針在檢測馬兜鈴酸i誘導的線粒體酸化中的應(yīng)用。

26、所述的近紅外二區(qū)熒光/光聲雙模態(tài)成像探針在制備檢測馬兜鈴酸i誘導的線粒體酸化的試劑中的應(yīng)用。

27、將所述探針注入具有aai誘導的腎臟或肝臟損傷的模型動物體內(nèi)，并通過熒光/光聲成像監(jiān)測線粒體酸化。

28、所述的近紅外二區(qū)熒光/光聲雙模態(tài)成像探針在腎臟疾病的早期診斷和治療中的應(yīng)用。

29、(三)有益效果

30、(1)本發(fā)明提供的自校準分子探針可實現(xiàn)實時、原位監(jiān)測aai誘導的腎臟線粒體自噬過程中的線粒體ph變化，從而為腎臟疾病的早期診斷和治療提供新的工具。

31、(2)所述探針的設(shè)計包括一個對ph變化敏感的熒光團和一個作為內(nèi)部參考的熒光團，可以自我校準兩個信號通道，有效消除了與單一發(fā)射和單一檢測模式相關(guān)的信號變異性；

32、(3)所述探針能實現(xiàn)比率型近紅外熒光(fl)和光聲(pa)雙模態(tài)成像，提供了更多的成像信息和更高的成像深度與分辨率；

33、(4)所述探針可聯(lián)合使用l-肉堿，有望用于監(jiān)測l-肉堿對aai誘導的腎臟疾病的治療效果。

34、(5)該探針具有良好的水溶性和小分子量，帶有兩個正電荷，便于其精確靶向腎線粒體，其中熒光/pa響應(yīng)于局部ph而變化，首次實現(xiàn)了aai誘導的腎損傷小鼠模型中線粒體ph的細微變化的空間、動態(tài)和半定量繪圖。

35、該探針為在體內(nèi)觀察線粒體自噬提供了一種新的工具，并促進了aai腎損傷機制的研究。

技術(shù)特征：

1.一種近紅外二區(qū)熒光/光聲雙模態(tài)成像探針，其特征在于：該探針的結(jié)構(gòu)式如下：

2.如權(quán)利要求1所述的近紅外二區(qū)熒光/光聲雙模態(tài)成像探針的制備方法，其特征在于：它包括以下步驟：

3.如權(quán)利要求1所述的近紅外二區(qū)熒光/光聲雙模態(tài)成像探針在作為檢測線粒體自噬的熒光探針中的應(yīng)用。

4.如權(quán)利要求1所述的近紅外二區(qū)熒光/光聲雙模態(tài)成像探針在評估藥物誘導的腎臟損傷中的應(yīng)用。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的應(yīng)用，其特征在于：使用如權(quán)利要求1所述探針進行體內(nèi)成像，并通過分析線粒體酸化的成像信號來評估損傷程度。

6.如權(quán)利要求1所述的近紅外二區(qū)熒光/光聲雙模態(tài)成像探針在檢測馬兜鈴酸i誘導的線粒體酸化中的應(yīng)用。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的應(yīng)用，其特征在于：所述的近紅外二區(qū)熒光/光聲雙模態(tài)成像探針在制備檢測馬兜鈴酸i誘導的線粒體酸化的試劑中的應(yīng)用。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的應(yīng)用，其特征在于：將如權(quán)利要求1所述探針注入具有aai誘導的腎臟或肝臟損傷的模型動物體內(nèi)，并通過熒光/光聲成像監(jiān)測線粒體酸化。

9.如權(quán)利要求1所述的近紅外二區(qū)熒光/光聲雙模態(tài)成像探針在腎臟疾病的早期診斷和治療中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種近紅外二區(qū)熒光/光聲雙模態(tài)成像探針及其制備方法以及應(yīng)用，該探針的結(jié)構(gòu)式如下：本發(fā)明還提供所述的近紅外二區(qū)熒光/光聲雙模態(tài)成像探針的制備方法，其合成路線如圖2所示。該探針具有良好的水溶性和小分子量，帶有兩個正電荷，便于其精確靶向腎線粒體，其中熒光/PA響應(yīng)于局部pH而變化，首次實現(xiàn)了AAI誘導的腎損傷小鼠模型中線粒體pH的細微變化的空間、動態(tài)和半定量繪圖。該探針為在體內(nèi)觀察線粒體自噬提供了一種新的工具，并促進了AAI腎損傷機制的研究。

技術(shù)研發(fā)人員：張勝行,陳莉,牛會敏,王水良,曹瑩瑩
受保護的技術(shù)使用者：中國人民解放軍聯(lián)勤保障部隊第九〇〇醫(yī)院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15