【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及精細化工，尤其涉及一種基于細菌壁肽聚糖合成的靶向革蘭氏陽性菌近紅外熒光探針及其制備方法與應用。
技術介紹
1、人類腸道生態系統由數萬億細菌組成，這些由腸道菌群產生的代謝物向身體中的遠端器官發出信號，使腸道細菌能夠與免疫系統、激素系統、大腦(即腸腦軸)以及宿主的代謝和其他功能相連接。這種微生物-宿主之間的溝通對于維持健康宿主的重要功能至關重要。臨床研究表明，腸道菌群與多種疾病有關，包括肥胖癥、炎癥性疾病以及與神經發育障礙相關的行為和生理異常等。然而，作為“腸道暗物質”，腸道細菌在體外單獨培養與轉基因操作方面存在極大困難，導致難以在體外或體內對其進行實時研究，尤其目前在菌群的特異性標記與活體成像存在很大的技術難題。
2、由于細菌往往具有較高的膨壓，細菌壁式維持細菌外形和機械強度的核心構造，因此，細胞壁代謝合成是細菌的生長、增殖的關鍵控制因素，直接反映細菌活性。近紅外熒光成像技術具有靈敏度高、成本低的特點，從而能夠對系統發育和形態多樣化的細菌中的細胞壁動力學進行跟蹤。然而，由于缺乏合適的染料母體與探針分散度調控策略，現有絕大多數細菌探針存在波長短、對細菌壁標記效率不足、選擇性差等問題。
技術實現思路
1、本專利技術的目的為提供一種基于細菌壁肽聚糖合成的靶向革蘭氏陽性菌近紅外熒光探針及其制備方法與應用，以解決現有絕大多數細菌探針存在波長短、對細菌壁標記效率不足、選擇性差等的問題。
2、為了達到上述目的，本專利技術采用如下技術方案：
3、本專
4、
5、其中，r1包括-cn、-cooh、r2包括
6、r2中，n為0～2中的整數，m為≥1的整數；r3包括
7、本專利技術還提供了所述基于細菌壁肽聚糖合成的靶向革蘭氏陽性菌近紅外熒光探針的制備方法，包括如下步驟：
8、(1)將化合物a、胺類物質和第一溶劑混合后進行第一反應，得中間化合物b；
9、(2)將中間化合物b、3-(6-(5-甲酰基噻吩-2-基)-3,4-二氫喹啉-1(2h)-基)丙酸和第二溶劑混合后進行第二反應，得中間化合物c；
10、(3)將中間化合物c、n-(叔丁氧羰基)-d-賴氨酸、二環己基碳二亞胺和第三溶劑混合后進行第三反應，得中間化合物d；
11、(4)將中間化合物d和混合溶劑混合后進行第四反應，得靶向革蘭氏陽性菌近紅外熒光探針；
12、所述化合物a的結構式為：所述中間化合物b的結構式為：所述中間化合物c的結構式為：所述中間化合物d的結構式為：所述化合物a、中間化合物b、中間化合物c和中間化合物d中，r1包括-cn、-cooh、r2包括r2中，n為0～2中的整數，m為≥1的整數。
13、作為優選，所述第一反應、第二反應、第三反應和第四反應獨立的在保護氣氛下進行，保護氣氛獨立的包括氦氣和/或氬氣。
14、作為優選，所述第一溶劑包括鄰二氯苯；所述胺類物質包括n,n-二甲基丙胺磺酸鹽或三甲胺；所述化合物a、胺類物質和第一溶劑的用量比為1～3mmol：2～10mmol：40～60ml；所述第一反應的溫度為120～150℃，第一反應的時間為5～7h。
15、作為優選，所述第二溶劑包括乙腈；所述中間化合物b、3-(6-(5-甲酰基噻吩-2-基)-3,4-二氫喹啉-1(2h)-基)丙酸和第二溶劑的用量比為0.1～3mmol：0.1～3mmol：20～30ml；所述第二反應的溫度為70～90℃，第二反應的時間為5～7h。
16、作為優選，所述第三溶劑包括n,n-二甲基甲酰胺；所述中間化合物c、n-(叔丁氧羰基)-d-賴氨酸、二環己基碳二亞胺和第三溶劑的用量比為0.02～0.6mmol：0.02～0.6mmol：0.2～0.6mmol：10～30ml；所述第三反應的溫度為20～30℃，第三反應的時間為2～4h。
17、作為優選，所述混合溶劑包括三氟乙酸和二氯甲烷，三氟乙酸和二氯甲烷的體積比為1～2：1；所述中間化合物d和混合溶劑的用量比為0.01～0.4mmol：4～9ml；所述第四反應的溫度為20～30℃，第四反應的時間為2～4h。
18、本專利技術還提供了所述基于細菌壁肽聚糖合成的靶向革蘭氏陽性菌近紅外熒光探針在制備區分性標記革蘭氏陽性細菌與革蘭氏陰性細菌所用試劑中的應用。
19、本專利技術還提供了所述基于細菌壁肽聚糖合成的靶向革蘭氏陽性菌近紅外熒光探針在制備動態標記革蘭氏陽性細菌細胞壁代謝合成所用試劑中的應用。
20、本專利技術還提供了所述基于細菌壁肽聚糖合成的靶向革蘭氏陽性菌近紅外熒光探針在制備無創標記動物體內陽性菌群活體成像所用試劑中的應用。
21、經由上述的技術方案可知，與現有技術相比，本專利技術有益效果如下：
22、(1)本專利技術提供了一種基于細菌壁肽聚糖合成的靶向革蘭氏陽性菌近紅外熒光探針。該靶向革蘭氏陽性菌近紅外熒光探針以喹啉腈作為母體單元，以實現對細菌壁限域環境組裝點亮；d-賴氨酸結構單元作為細菌壁肽聚糖結合基團；通過引入噻吩等基團延長染料熒光發射；引入含有磺酸基甜菜堿等雙性電荷基團改善探針的分散度，從而降低探針背景熒光干擾，提升標記效率，實現高效免洗成像；基于以上分子理性設計，使探針具有熒光發射波長長(近紅外熒光發射)、選擇性好、細菌標記效率高等諸多優點；
23、(2)本專利技術提供的基于細菌壁肽聚糖合成的靶向革蘭氏陽性菌近紅外熒光探針在水相生理環境中并不表現熒光發射，通過細菌肽聚糖網絡合成，探針在標記細菌壁后呈現顯著的(90倍，高信噪比)近紅外熒光信號增強效果；該探針可特異性區分革蘭氏陽性菌與革蘭氏陰性菌，且在革蘭氏陽性菌標記過程中具有激活點亮、快速、免洗的特點；該探針在熒光共聚焦成像方面能夠提供穩定的熒光發射信號，可用于長時間細菌壁實時成像；該探針具有熒光發射波長長、光穩定性好、信噪比高、水溶性和生物相容性好等諸多優點，能夠實現對革蘭氏陽性菌細菌壁的特異性、精確定位，從而獲取關于革蘭氏陽性菌細菌壁的實時合成、形態等高保真可視化信息；該探針具有更深的生物穿透性，能夠通過近紅外熒光成像實現對小鼠腸道菌群活體成像和長時間示蹤。
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1.一種基于細菌壁肽聚糖合成的靶向革蘭氏陽性菌近紅外熒光探針，其特征在于，所述靶向革蘭氏陽性菌近紅外熒光探針的結構式如下：
2.權利要求1所述基于細菌壁肽聚糖合成的靶向革蘭氏陽性菌近紅外熒光探針的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
3.根據權利要求2所述基于細菌壁肽聚糖合成的靶向革蘭氏陽性菌近紅外熒光探針的制備方法，其特征在于，所述第一反應、第二反應、第三反應和第四反應獨立的在保護氣氛下進行，保護氣氛獨立的包括氦氣和/或氬氣。
4.根據權利要求2或3所述基于細菌壁肽聚糖合成的靶向革蘭氏陽性菌近紅外熒光探針的制備方法，其特征在于，所述第一溶劑包括鄰二氯苯；所述胺類物質包括N,N-二甲基丙胺磺酸鹽或三甲胺；所述化合物A、胺類物質和第一溶劑的用量比為1～3mmol：2～10mmol：40～60mL；所述第一反應的溫度為120～150℃，第一反應的時間為5～7h。
5.根據權利要求4所述基于細菌壁肽聚糖合成的靶向革蘭氏陽性菌近紅外熒光探針的制備方法，其特征在于，所述第二溶劑包括乙腈；所述中間化合物B、3-(6-(5-甲酰基噻吩-2-基)-
6.根據權利要求2、3或5所述基于細菌壁肽聚糖合成的靶向革蘭氏陽性菌近紅外熒光探針的制備方法，其特征在于，所述第三溶劑包括N,N-二甲基甲酰胺；所述中間化合物C、N-(叔丁氧羰基)-D-賴氨酸、二環己基碳二亞胺和第三溶劑的用量比為0.02～0.6mmol：0.02～0.6mmol：0.2～0.6mmol：10～30mL；所述第三反應的溫度為20～30℃，第三反應的時間為2～4h。
7.根據權利要求6所述基于細菌壁肽聚糖合成的靶向革蘭氏陽性菌近紅外熒光探針的制備方法，其特征在于，所述混合溶劑包括三氟乙酸和二氯甲烷，三氟乙酸和二氯甲烷的體積比為1～2：1；所述中間化合物D和混合溶劑的用量比為0.01～0.4mmol：4～9mL；所述第四反應的溫度為20～30℃，第四反應的時間為2～4h。
8.權利要求1所述基于細菌壁肽聚糖合成的靶向革蘭氏陽性菌近紅外熒光探針在制備區分性標記革蘭氏陽性細菌與革蘭氏陰性細菌所用試劑中的應用。
9.權利要求1所述基于細菌壁肽聚糖合成的靶向革蘭氏陽性菌近紅外熒光探針在制備動態標記革蘭氏陽性細菌細胞壁代謝合成所用試劑中的應用。
10.權利要求1所述基于細菌壁肽聚糖合成的靶向革蘭氏陽性菌近紅外熒光探針在制備無創標記動物體內陽性菌群活體成像所用試劑中的應用。
...【技術特征摘要】
1.一種基于細菌壁肽聚糖合成的靶向革蘭氏陽性菌近紅外熒光探針，其特征在于，所述靶向革蘭氏陽性菌近紅外熒光探針的結構式如下：
2.權利要求1所述基于細菌壁肽聚糖合成的靶向革蘭氏陽性菌近紅外熒光探針的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
3.根據權利要求2所述基于細菌壁肽聚糖合成的靶向革蘭氏陽性菌近紅外熒光探針的制備方法，其特征在于，所述第一反應、第二反應、第三反應和第四反應獨立的在保護氣氛下進行，保護氣氛獨立的包括氦氣和/或氬氣。
4.根據權利要求2或3所述基于細菌壁肽聚糖合成的靶向革蘭氏陽性菌近紅外熒光探針的制備方法，其特征在于，所述第一溶劑包括鄰二氯苯；所述胺類物質包括n,n-二甲基丙胺磺酸鹽或三甲胺；所述化合物a、胺類物質和第一溶劑的用量比為1～3mmol：2～10mmol：40～60ml；所述第一反應的溫度為120～150℃，第一反應的時間為5～7h。
5.根據權利要求4所述基于細菌壁肽聚糖合成的靶向革蘭氏陽性菌近紅外熒光探針的制備方法，其特征在于，所述第二溶劑包括乙腈；所述中間化合物b、3-(6-(5-甲酰基噻吩-2-基)-3,4-二氫喹啉-1(2h)-基)丙酸和第二溶劑的用量比為0.1～3mmol：0.1～3mmol：20～30ml；所述第二反應的溫度為70～90℃，第二反應的時間為5...
【專利技術屬性】
技術研發人員：郭志前，李丹，燕宸旭，戴瑞龍，陳佳美，李溫楠，付曉晴，馬德龍，朱為宏，
申請(專利權)人：華東理工大學，
類型：發明
國別省市：
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