【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及熒光染料領域，具體涉及一種新型花菁類谷胱甘肽響應性診療熒光探針，以及其制備方法和應用。
技術介紹
1、在腫瘤微環境(tme)中，腫瘤細胞會產生高水平的活性氧(ros)以支持其快速增殖，但過高的活性氧水平會誘導細胞死亡；因此，腫瘤細胞會上調抗氧化系統以防止細胞凋亡，谷胱甘肽是主要的抗氧化劑，可有效清除自由基并與線粒體中的毒性ros發生反應。腫瘤細胞內的谷胱甘肽濃度可達1-10mm，約為細胞外環境的100-1000倍，與健康組織相比，腫瘤組織的谷胱甘肽濃度高出約四倍。因此，可以利用這些相對較高的谷胱甘肽水平來開發能在腫瘤細胞內特異性釋放活性藥物或熒光團的氧化還原反應治療劑。此外，谷胱甘肽中硫醇基團的高親核性也是設計谷胱甘肽特異性熒光探針和谷胱甘肽觸發治療劑的基礎。目前已開發出多種利用獨特識別機制(如邁克爾加成和芳香親核取代)的探針，這些探針不僅能提高診斷效果，還能提高治療的精確性，突出了谷胱甘肽響應型小分子熒光探針在成像與治療相結合方面的重要作用。
2、雖然已經開發出了許多谷胱甘肽響應型熒光探針，但很少有報道稱小分子近紅外(nir)熒光探針能將診斷與治療相結合，尤其是與低激光密度光動力療法相結合。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于設計一種新型近紅外氰基熒光探針(cy-res)，通過雙位點順序反應策略對谷胱甘肽具有高選擇性，實現腫瘤細胞的選擇性成像。并且有效消耗谷胱甘肽，從而誘導多種活性氧(ros)的大量生成，加劇氧化應激，并且結合氰基染料的強效光動力療法
2、上述目的通過下述技術方案實現：
3、
4、式i中，r1和r2選自氫、c1～c16鏈狀烷基、聚乙二醇基團、c1～c4烷基羧酸及其衍生物、c1～c5烷基磺酸及其鹽、c1～c4的醇；r3和r4選自氫、鹵素。
5、本技術方案中，通過將試鹵靈(resorufin)取代ir780中的cl，合成谷胱甘肽探針。該探針利用光誘導電子轉移(pet)效應導致熒光淬滅，使得在于谷胱甘肽反應前具有很弱的熒光。
6、本技術方案中，當探針靶向細胞內的線粒體后，試鹵靈(resorufin)分子與谷胱甘肽快速發生邁克爾加成，隨后cyanine?7(cy7)和試鹵靈(resorufin)連接鍵發生緩慢裂解，最終釋放出具有強烈熒光發射的化合物3和4，實現熒光的顯著增強，并且呈現濃度及時間梯度。由于過程中的兩倍消耗谷胱甘肽，導致細胞內ros水平升高，導致細胞氧化應激，實現了抗腫瘤的作用。進一步的光動力治療作用，生成了更多的ros，使氧化應激作用加劇，最終能夠實現優異的抗腫瘤的作用。
7、以實施例1中的谷胱甘肽探針cy-res為例，在與谷胱甘肽反應后得到化合物3和4，其反應路徑為：
8、
9、本技術方案中，谷胱甘肽探針不僅標記細胞中的谷胱甘肽，對谷胱甘肽產生連續的熒光響應且熒光強度與谷胱甘肽的濃度正相關，實現體內外的谷胱甘肽監測。還能標記細胞中的線粒體，消耗細胞內谷胱甘肽升高細胞內活性氧(ros)水平，導致氧化應激產生體內外抑制腫瘤的作用。與谷胱甘肽作用后協同光動力治療，達到抗腫瘤的作用。
10、在部分優選的實施例中，所述谷胱甘肽探針選自以下的化合物：
11、
12、本專利技術還提供一種谷胱甘肽探針的制備方法，用于制備前述任一種谷胱甘肽探針，所述制備方法包括以下步驟：
13、將式ii所示的化合物與式iii所示的化合物混合反應后，得到式i所示的谷胱甘肽探針；
14、式ii：式iii：
15、式ii中，r1和r2選自氫、c1～c16鏈狀烷基、聚乙二醇基團、c1～c4烷基羧酸及其衍生物、c1～c5烷基磺酸及其鹽、c1～c4的醇；r3和r4選自氫、鹵素。
16、本技術方案中，式ii所示的化合物為花菁熒光團，式iii所示的化合物為試鹵靈。兩部分化合物均可以采用現有的方式合成，或者通過市售購得。
17、在實施例中，溶解于第一溶劑后，加入縮合劑，反應體系在40～70℃下反應2得到谷胱甘肽探針。所述第一溶劑可以是dmf。所述縮合劑可以是dipea。反應混合物在40～70℃下攪拌反應一定時間后得到中間體，優選地，反應溫度為60℃，時間為2小時。
18、本專利技術還提供一種谷胱甘肽探針的應用，谷胱甘肽探針不僅標記細胞中的谷胱甘肽，對谷胱甘肽產生連續的熒光響應且熒光強度與谷胱甘肽的濃度正相關，實現體內外的谷胱甘肽監測。還能標記細胞中的線粒體，消耗細胞內谷胱甘肽升高細胞內活性氧(ros)水平，導致氧化應激產生體內外抑制腫瘤的作用。與谷胱甘肽作用后協同光動力治療，達到抗腫瘤的作用。
19、本專利技術與現有技術相比，具有如下的優點和有益效果：
20、1、本專利技術提供的谷胱甘肽探針通過pet作用導致熒光淬滅，消耗兩分子谷胱甘肽后生成具有高熒光量子產率的化合物，實現腫瘤微環境中谷胱甘肽的監測；
21、2、本專利技術提供的谷胱甘肽探針能夠通過消耗細胞內谷胱甘肽實現ros升高，造成細胞內氧化應激，實現抗腫瘤的作用。并且能夠在低功率的近紅外激光作用下實現強效的光動力效應，增強臨床使用的順應性；
22、3、本專利技術提供的谷胱甘肽探針能夠通過消耗谷胱甘肽，生成超氧自由基，可以彌補大部分光動力治療機制需氧的缺陷，可探索缺氧腫瘤的治療；
23、4、本專利技術制備工藝簡單，反應條件溫和，合成路徑短，有利于工業化生產。
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1.一種谷胱甘肽探針，其特征在于，具有式I所示的結構式：
2.根據權利要求1所述的一種谷胱甘肽探針，其特征在于，R1和R2獨立地選自氫、C1～C16鏈狀烷基、聚乙二醇基團、C1～C16烷基羧酸、C1～C5烷基磺酸及其鹽、C1～C4的醇；R3和R4獨立地選自氫、鹵素。
3.根據權利要求1或2所述的一種谷胱甘肽探針，其特征在于，所述谷胱甘肽探針選自以下的化合物：
4.一種谷胱甘肽探針的制備方法，其特征在于，用于制備權利要求1～3中任一項所述的谷胱甘肽探針，所述制備方法包括以下步驟：
5.根據權利要求4所述的一種谷胱甘肽探針的制備方法，其特征在于，將式II所示的化合物與式III所示的化合物溶解于第一溶劑后，在堿的作用下，反應體系在25～70℃下反應，得到谷胱甘肽探針。
6.一種谷胱甘肽探針的應用，采用權利要求1或2所述的一種谷胱甘肽探針，其特征在于，所述谷胱甘肽探針用于標記細胞中的谷胱甘肽，對谷胱甘肽產生連續的熒光響應且熒光強度與谷胱甘肽的濃度正相關，實現體內外的谷胱甘肽監測。
7.根據權利要求6所述的應用，其特征
...【技術特征摘要】
1.一種谷胱甘肽探針，其特征在于，具有式i所示的結構式：
2.根據權利要求1所述的一種谷胱甘肽探針，其特征在于，r1和r2獨立地選自氫、c1～c16鏈狀烷基、聚乙二醇基團、c1～c16烷基羧酸、c1～c5烷基磺酸及其鹽、c1～c4的醇；r3和r4獨立地選自氫、鹵素。
3.根據權利要求1或2所述的一種谷胱甘肽探針，其特征在于，所述谷胱甘肽探針選自以下的化合物：
4.一種谷胱甘肽探針的制備方法，其特征在于，用于制備權利要求1～3中任一項所述的谷胱甘肽探針，所述制備方法包括以下步驟：
5.根據權利要求4所述的一種谷胱甘肽探...
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