基于偶氮还原酶响应的两亲性嵌段聚合物及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了基于偶氮还原酶响应的两亲性嵌段聚合物及其制备方法与应用，首先制备出连接偶氮苯TPE小分子（TBS‑TPE‑Azo），由于偶氮苯基团对荧光的淬灭作用，使TPE的AIE荧光处于休眠状态。通过CuAAC点击反应，将小分子中的TPE‑Azo基团连接到PEG和PCL的中间，得到AIE休眠的两亲性嵌段聚合物PCL‑TPE‑Azo‑PEG。本发明专利技术首次公开了基于偶氮还原酶响应的两亲性嵌段聚合物荧光探针。两亲性聚合物能够自组装形成胶束，含偶氮苯两亲性聚合物胶束在偶氮还原酶的作用下可发生解离导致药物释放，同时又能实现荧光从无到有的荧光响应。

Two affinity block polymer based on azo reductase response and its preparation and Application

The invention discloses an amphiphilic block polymer based on azo reductase response and its preparation method and application. Firstly, a small molecule (TBS TPE Azo) connected with azobenzene TPE is prepared, which makes the AIE fluorescence of TPE dormant due to the quenching effect of azobenzene groups on fluorescence. Through CuAAC click reaction, the TPE Azo group in small molecule was connected to the middle of PEG and PCL, and the resting amphiphilic block polymer PCL TPE Azo PEG of AIE was obtained. The invention discloses a two affinity block polymer fluorescent probe based on azo reductase response for the first time. Amphiphilic polymers can self-assemble to form micelles. Amphiphilic polymer micelles containing azobenzene can dissociate under the action of azo reductase, resulting in drug release, while achieving fluorescence response from scratch.

【技术实现步骤摘要】
基于偶氮还原酶响应的两亲性嵌段聚合物及其制备方法与应用
本专利技术涉及一种聚合物材料，尤其涉及一种在偶氮还原剂或偶氮还原酶作用下既能实现药物释放又同时能实现荧光探针作用的两亲性嵌段聚合物。
技术介绍
为了使材料具有更加通用的动态变化性能，在过去几十年中，智能响应型材料应运而生。响应型材料是一类在外界环境微小刺激因素作用下，自身的某些物理或化学性质会发生相应的可逆或不可逆变化的材料。常见的刺激因素有光、温度、pH、离子强度、氧化还原、酶、电场和磁场等，基于这些多样的响应性而设计的智能材料已广泛地应用于各个领域，尤其一些生物响应性材料已经被广泛地应用于药物可控释放,成像造影剂，基因和生物活性分子的载体等领域。酶在生命体中发挥着重要的作用。在病变细胞和组织内，许多酶的含量比正常情况下要高的多并且有非常高的活性。根据这一特征，可以利用特定位点的酶响应来实现药物的传输与可控释放。近年来，有关酶响应和控制的药物传输及释放研究引起了广大科研工作者的关注。典型的用于药物输送响应的酶有蛋白酶、磷脂酶、氧化还原酶等。当前流行的策略是在生理条件下，载体（如聚合物组装体）在酶或者酶促产物的作用下解离或发生结构的重排或断裂达到释放药物的目的。药物负载可以通过将药物共价连接到聚合物上实现药物包裹，更为常用的方法是将药物物理封装在纳米组装体内。众所周知，人类结肠内有多种微生物和细菌，其中大多数是厌氧菌（人体内含量：1010-1012/每克消化道内容物）。这些菌群能够分泌出大量的酶液，如β-糖苷酶、β-葡萄糖醛酸酶、硝基还原酶、硝酸还原酶和偶氮还原酶。基于偶氮还原酶主要存在于结肠中并发挥着重要的作用，引起了研究者的关注，一系列具有结肠靶向治疗的药物，如5-氨基水杨酸（5-ASA）相继被开发出来，并已应用于临床。荧光探针作为一种高效灵敏的生物光学探测器，在生物成像和生物传感应用领域显示了重要地位。而基于酶响应的荧光探针的出现又为酶的识别、细胞分类、跟踪新陈代谢历程及细胞调控/繁殖、药物传送与生物成像提供了一种有力的研究手段并具有广泛的应用前景。现有技术报道了一种基于偶氮还原酶响应性的二聚物荧光探针（4-二甲氨基偶氮苯甲酰-2-单酰-肌醇-1,3,5-原甲酸酯），加入偶氮还原酶后，该二聚物中的偶氮键被破坏，体系发射的荧光逐渐增强；又报道了一种含有偶氮桥键的偶氮还原酶荧光探针（2,4-二单酰-6,7-二氮杂二环-6-烯），当加入含有偶氮还原酶的梭状芽孢杆菌细胞后，分子中的偶氮桥键被还原断裂，分子荧光增强。两亲性聚合物能够自组装形成胶束。含偶氮苯两亲性聚合物胶束在偶氮还原酶的作用下可发生解离导致药物靶向运输。近年来基于偶氮还原酶响应的两亲性聚合物由于其很好的生物应用潜力引起关注。同时相对于小分子，聚合物大的分子尺寸可以有效减少探针分子的吸收，并且聚合物具有较高的负载量。因此，开发基于酶响应的大分子荧光探针具有广阔的应用前景。到目前为止，基于偶氮苯还原酶响应的药物控释聚合物荧光探针鲜有报道。
技术实现思路
本专利技术公开了一种在偶氮还原酶作用下既能实现药物释放又同时能实现荧光探针作用的两亲性嵌段聚合物及其制备方法与应用。本专利技术采用如下技术方案：一种基于偶氮还原酶响应的两亲性嵌段聚合物，所述基于偶氮还原酶响应的两亲性嵌段聚合物（PCL-TPE-Azo-PEG）的结构通式如下：其中，50≤m≤200，10≤n≤50。到目前为止，基于偶氮苯还原酶响应的两亲性聚合物荧光探针鲜有报道。本专利技术公开了基于偶氮苯还原酶响应的聚合物荧光探针，此聚合物为两亲性嵌段共聚物，由偶氮苯连接的四苯基乙烯（TPE）作为桥梁，连接亲水链段聚乙二醇（PEG）和疏水链段聚己内酯(PCL)。其中，TPE是一个典型的AIE（Aggregation-InducedEmission）型荧光分子。此两亲性聚合物在PB（磷酸缓冲液）溶液中（pH=7.4）能组装成纳米粒子并包裹药物。虽然TPE被包裹在组装体核内，但由于偶氮苯基团对荧光的淬灭作用，此时TPE的AIE荧光处于休眠状态，几乎无荧光。当在胶束溶液中加入偶氮还原剂（如Na2S2O4）或偶氮还原酶，偶氮键(-N=N-)被还原断开，组装体发生解离，聚合物被分离成PEG链和PCL链，PEG链溶于溶液中，而疏水PCL链在溶液中形成新的聚集体，由于偶氮键断开后TPE基团连接在PCL链上因而被包裹在聚集体内，并且偶氮苯基团对荧光的淬灭已消除，因此，其AIE效应被激活，荧光随之逐渐增强。将药物包裹在聚合物胶束内，随着胶束解离，药物逐渐被释放，并且随着药物释放荧光逐渐增强。通过荧光强度的变化可以监测药物释放过程。偶氮还原酶主要存在人体的结肠中，因此，本专利技术两亲性嵌段共聚物是一种潜在的结肠定位药物控释载体。本专利技术公开了一种基于偶氮还原酶响应的聚合物的制备方法，包括以下步骤：（1）将4-羟基二苯甲酮、锌粉、四氯化钛加入到四氢呋喃中，反应得到1,2-二对羟基苯基-1,2-二苯基乙烯（TPE-2OH）；（2）将TPE-2OH与叔丁基二甲基硅基（TBS）保护的溴丙炔进行反应得到TBS-TPE-OH；（3）将TBS-TPE-OH溶于四氢呋喃中，加入氢氧化钠调节pH为8-10，然后在冰浴条件下滴加对氨基苯丙炔醚重氮盐，进行偶联反应，得到AIE休眠的小分子荧光探针TBS-TPE-Azo；（4）将TBS-TPE-Azo与mPEG-N3在CuI催化剂作用下进行CuAAC反应得到TBS-TPE-Azo-PEG，然后脱去保护基团TBS，得到基于偶氮还原酶响应的聚合物。本专利技术还公开一种基于偶氮还原酶响应的两亲性嵌段聚合物的制备方法，包括以下步骤：（1）将4-羟基二苯甲酮、锌粉、四氯化钛加入到四氢呋喃中，反应得到1,2-二对羟基苯基-1,2-二苯基乙烯（TPE-2OH）；（2）将TPE-2OH与叔丁基二甲基硅基（TBS）保护的溴丙炔进行反应得到TBS-TPE-OH；（3）将TBS-TPE-OH溶于四氢呋喃中，加入氢氧化钠调节pH为8-10，然后在冰浴条件下滴加对氨基苯丙炔醚重氮盐，进行偶联反应，得到AIE休眠的小分子荧光探针TBS-TPE-Azo；（4）将TBS-TPE-Azo与mPEG-N3在CuI催化剂作用下进行CuAAC反应得到TBS-TPE-Azo-PEG，然后脱去保护基团TBS，得到端基为炔基的AIE休眠的大分子荧光探针TPE-Azo-PEG；（5）将TPE-Azo-PEG与端基为叠氮基团的聚己内酯进行CuAAC反应，得到基于偶氮还原酶响应的两亲性嵌段聚合物PCL-TPE-Azo-PEG。上述基于偶氮还原酶响应的两亲性嵌段聚合物（PCL-TPE-Azo-PEG）的合成路线如下：上述技术方案中，将聚乙二醇单甲醚（mPEG）将其端基修饰为叠氮基团，得到mPEG-N3；通过己内酯的开环聚合得到预先设定分子量的聚己内酯（PCL），将其端基修饰为叠氮基团，得到端基为叠氮基团的聚己内酯，反应式示意如下：本专利技术还公开了基于偶氮还原酶响应的两亲性嵌段聚合物胶束的制备方法，包括以下步骤：（1）将4-羟基二苯甲酮、锌粉、四氯化钛加入到四氢呋喃中，反应得到1,2-二对羟基苯基-1,2-二苯基乙烯（TPE-2OH）；（2）将TPE-2OH与叔丁基二甲基硅基（TBS）保护的溴丙炔进行反应得到本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于偶氮还原酶响应的两亲性嵌段聚合物，所述基于偶氮还原酶响应的两亲性嵌段聚合物的结构通式如下：

【技术特征摘要】
1.一种基于偶氮还原酶响应的两亲性嵌段聚合物，所述基于偶氮还原酶响应的两亲性嵌段聚合物的结构通式如下：其中，50≤m≤200，10≤n≤50。2.一种基于偶氮还原酶响应的聚合物的制备方法，包括以下步骤：（1）将4-羟基二苯甲酮、锌粉、四氯化钛加入到四氢呋喃中，反应得到1,2-二对羟基苯基-1,2-二苯基乙烯；（2）将1,2-二对羟基苯基-1,2-二苯基乙烯与叔丁基二甲基硅基保护的溴丙炔进行反应得到TBS-TPE-OH；（3）将TBS-TPE-OH溶于四氢呋喃中，调节pH为8～10，然后在冰浴条件下滴加对氨基苯丙炔醚重氮盐溶液，进行偶联反应，得到TBS-TPE-Azo；（4）将TBS-TPE-Azo与mPEG-N3在CuI催化剂作用下进行CuAAC反应得到TBS-TPE-Azo-PEG，然后脱去保护基团，得到基于偶氮还原酶响应的聚合物。3.一种基于偶氮还原酶响应的两亲性嵌段聚合物的制备方法，包括以下步骤：（1）将4-羟基二苯甲酮、锌粉、四氯化钛加入到四氢呋喃中，反应得到1,2-二对羟基苯基-1,2-二苯基乙烯；（2）将1,2-二对羟基苯基-1,2-二苯基乙烯与叔丁基二甲基硅基保护的溴丙炔进行反应得到TBS-TPE-OH；（3）将TBS-TPE-OH溶于四氢呋喃中，调节pH为8～10，然后在冰浴条件下滴加对氨基苯丙炔醚重氮盐溶液，进行偶联反应，得到TBS-TPE-Azo；（4）将TBS-TPE-Azo与mPEG-N3在CuI催化剂作用下进行CuAAC反应得到TBS-TPE-Azo-PEG，然后脱去保护基团，得到TPE-Azo-PEG；（5）将TPE-Azo-PEG与端基为叠氮基团的聚己内酯进行CuAAC反应，得到基于偶氮还原酶响应的两亲性嵌段聚合物。4.一种基于偶氮还原酶响应的两亲性嵌段聚合物胶束的制备方法，包括以下步骤：（1）将4-羟基二苯甲酮、锌粉、四氯化钛加入到四氢呋喃中，反应得到1,2-二对羟基苯基-1,2-二苯基乙烯；（2）将1,2-二对羟基苯基-1,2-二苯基乙烯与叔丁基二甲基硅基保护的溴丙炔进行反应得到TBS-TPE-OH；（3）将TBS-TPE-OH溶于四氢呋喃中，调节pH为8～10，然后在冰浴条件下滴加对氨基苯丙炔醚重氮盐溶液，进行偶联反应，得到TBS-TPE-Azo；（4）将TBS-TPE-Azo与mPEG-N3在CuI催化剂作用下进行CuAAC反应得到TBS-TPE-Azo-PEG，然后脱去保护基团，得到TPE-Azo-PEG；（5）将TPE-Azo-PEG与端基为叠氮基团的聚己内酯进行CuAAC反应，得到基于偶氮还原酶响应的两亲性嵌段聚合物；（6）向基于偶氮还原酶响应的两亲性嵌段聚合物溶液中滴加PB缓冲溶液，搅拌后透析，得到基于偶氮还原酶响应的两亲性嵌段聚合物胶束。5.一种基于偶氮还原酶响应的两亲性嵌段聚合物载药胶...

【专利技术属性】
技术研发人员：周年琛，袁晓杰，张正彪，张伟，朱秀林，
申请(专利权)人：苏州大学张家港工业技术研究院，苏州大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32