一种硼-二吡咯亚甲基衍生物、纳米粒子、制备方法及应用技术

技术编号:20087601 阅读:48 留言:0更新日期:2019-01-15 06:46
本发明专利技术提供一种硼‑二吡咯亚甲基衍生物、纳米粒子、制备方法及应用,属于化学合成和细胞成像技术领域。该衍生物为2,6‑二三苯胺基‑1,3,5,7‑四甲基‑8‑三苯胺基‑硼‑二吡咯亚甲基,结构如式Ⅰ所示。本发明专利技术还提供一种硼‑二吡咯亚甲基衍生物的制备方法。本发明专利技术还提供硼‑二吡咯亚甲基衍生物封装入两亲性聚合物二硬脂酰基磷脂酰乙醇胺‑聚乙二醇中形成的纳米粒子。本发明专利技术的纳米粒子具有良好水分散性、卓越稳定性和优秀的生物相容性等特点,并且能够迅速进入到HeLa细胞中,几秒钟即可在细胞内显示出红色荧光,并且可以作为长期的细胞示踪剂用于无侵害的细胞追踪和生物体内肿瘤的长期成像,实现了细胞内超快速成像和长期生物成像。

【技术实现步骤摘要】
一种硼-二吡咯亚甲基衍生物、纳米粒子、制备方法及应用
本专利技术属于化学合成和细胞成像
,具体涉及一种硼-二吡咯亚甲基衍生物、纳米粒子、制备方法及应用。
技术介绍
非侵害性细胞成像能够使诊断变得容易,并监测细胞内环境中的生物结构和过程,已被证明是临床诊断和生物研究中不可缺少的、强有力的工具。因此,很多的细胞成像技术,如磁共振成像、单光子发射计算机断层扫描、正电子发射断层扫描和荧光技术等被广泛应用。然而在这些技术中,荧光技术具有良好的生物相容性、高对比度、高灵敏度、低成本、实时监测能力以及在细胞水平具有更高分辨率等优点受到了更广泛的关注。对于细胞内荧光成像来说,具有红光或近红外的吸收和发射的荧光材料更加适合,因为这可以避免由紫外光激发引起的光损伤,并且能够更深地穿透组织,从而减少背景自发荧光的干扰。然而,由于π-π堆积和其他非辐射跃迁路径,常见的红色或近红外荧光团的发射通常在高浓度或聚集状态下会发生猝灭。这种现象称之为聚集引起猝灭(ACQ)效应。而在2001年,唐本忠院士首次提出的聚集诱导发光(AIE)材料被认为是一种能够有效解决聚集引起猝灭效应的办法。因此具有红色或近红外发射的AIE荧光材料应用于细胞成像方面是非常可取的,但是这类材料依然稀缺。硼-二吡咯亚甲基(BODIPY)类衍生物具有强的光致发光、高量子产率、高摩尔消光系数、优异的光稳定性和良好的生物相容性等卓越的性质而被广泛应用于荧光生物探针领域。但是具有AIE性质的红光或近红外发射的BODIPY衍生物依然稀缺,无法满足细胞成像的基本要求。此外,大多数的BODIPY衍生物都是疏水的,这就极大的限制了它们在生物系统中的应用。通过用两亲性聚合物将AIE染料封装成具有良好水分散性的有机纳米粒子(NPs)已经发展成为生物成像应用的可行性策略(Small,2013,9,2012-2019)。因此,寻找同时具备AIE性质和红光发射的BODIPY衍生物成为目前细胞成像领域的研究热点。在相关文献中曾报道过引入四苯基乙烯构筑的BODIPY衍生物具有AIE性质,并封装成纳米粒子用于细胞成像(Part.Part.Syst.Charact.,2014,31,481-491),发射波长位于584nm处。而我们设计合成出了一种发射波长位于650nm处的红光AIE活性的BODIPY衍生物,封装成纳米粒子后并成功实现了细胞内超快速成像和无侵害的长期生物成像。而快速成像和长时间持续的细胞追踪能够提供复杂的生物过程中各种有价值的信息。目前能够实现超快速成像的报道仍旧很少(Chem.Sci.,2018,9,3685-3693;J.Am.Chem.Soc.,2017,139,14792-14799),而具有AIE性质的红光发射的BODIPY衍生物纳米粒子实现超快速成像并在细胞内连续成像超过十五天,且在生物小鼠体内肿瘤处长期成像十四天以上的尚未见报道。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种硼-二吡咯亚甲基衍生物、纳米粒子、制备方法及应用,该硼-二吡咯亚甲基衍生物具有聚集诱导发光性质和红光发射特性,且该纳米粒子具备良好的水分散性、胶体稳定性、光稳定性及非常低的细胞毒性。本专利技术首先提供一种硼-二吡咯亚甲基衍生物,该衍生物为2,6-二三苯胺基-1,3,5,7-四甲基-8-三苯胺基-硼-二吡咯亚甲基,简称3TPA-BDP,分子式为C67H54BF2N5,具体结构如式Ⅰ所示:本专利技术还提供一种硼-二吡咯亚甲基衍生物的制备方法,该方法包括:步骤一:在反应容器中将4-醛基三苯胺和2,4-二甲基吡咯溶于二氯甲烷溶液中,加入三氟乙酸,氮气保护下避光搅拌,随后向溶液中加入四氯苯醌继续搅拌,然后逐滴加入三乙胺,继续搅拌,再逐滴加入三氟化硼乙醚,继续搅拌,反应结束后经萃取,干燥,过滤提纯,得到1,3,5,7-四甲基-8-三苯胺基-BODIPY;步骤二:将碘酸溶解在水中,随后滴加入溶有步骤一得到的1,3,5,7-四甲基-8-三苯胺基-BODIPY和碘的无水乙醇中反应,反应结束后,冷却至室温,减压除去溶剂,柱色谱分离提纯,得到2,6-二碘-1,3,5,7-四甲基-8-三苯胺基-BODIPY;步骤三:将步骤二得到的2,6-二碘-1,3,5,7-四甲基-8-三苯胺基-BODIPY与4-硼酸三苯胺混合加入到烧瓶中,再向烧瓶中分别加入催化剂四(三苯基膦)钯,四氢呋喃和甲醇作为反应溶剂,最后再加入碳酸钠水溶液,氮气保护下反应,反应结束后,冷却至室温,萃取,干燥后过滤,减压除去溶剂,分离提纯得到2,6-二三苯胺基-1,3,5,7-四甲基-8-三苯胺基-BODIPY。优选的是,所述的步骤一中4-醛基三苯胺、2,4-二甲基吡咯和四氯苯醌的摩尔比为1.7:3.7:1.7。优选的是,所述的步骤二中碘酸、1,3,5,7-四甲基-8-三苯胺基-BODIPY和碘的摩尔比为2:1:2.5。优选的是,所述步骤二的反应温度为78℃,反应时间为30min。优选的是,所述的步骤三中2,6-二碘-1,3,5,7-四甲基-8-三苯胺基-BODIPY与4-硼酸三苯胺的摩尔比为1:(2.0~3.0)。本专利技术还提供上述硼-二吡咯亚甲基衍生物封装入两亲性聚合物二硬脂酰基磷脂酰乙醇胺-聚乙二醇(DSPE-PEG2000)中形成的纳米粒子。本专利技术还提供上述纳米粒子的制备方法,包括:将硼-二吡咯亚甲基衍生物和聚合物二硬脂酰基磷脂酰乙醇胺-聚乙二醇(DSPE-PEG2000)溶于四氢呋喃溶液中,超声状态下将溶液倒入去离子水中,继续用超声波仪对该混合溶液进行超声处理,溶液搅拌过夜,以保证四氢呋喃溶液完全挥发,过滤获得纳米粒子。本专利技术还提供上述纳米粒子在细胞内超快速成像中的应用。本专利技术还提供上述纳米粒子作为细胞示踪剂在长期生物成像中的应用。本专利技术的有益效果本专利技术首先提供一种硼-二吡咯亚甲基衍生物,该衍生物通过引入螺旋桨结构的三苯胺作为电子给体,BODIPY作为电子受体,使其同时具备了聚集诱导发光性质和红光发射特性。本专利技术还提供上述硼-二吡咯亚甲基衍生物制备得到的纳米粒子,该纳米粒子具有良好水分散性、卓越稳定性和优秀的生物相容性等特点,并且能够迅速进入到HeLa细胞中,几秒钟即可在细胞内显示出红色荧光,并且可以作为长期的细胞示踪剂用于无侵害的细胞追踪和生物体内肿瘤的长期成像,实现了细胞内超快速成像和长期生物成像。附图说明图1为本专利技术实施例1制备得到的3TPA-BDP的红外光谱图;图2为本专利技术实施例1制备得到的3TPA-BDP的氢核磁谱图;图3为本专利技术实施例1制备得到的3TPA-BDP的碳核磁谱图;图4为本专利技术实施例1制备得到的3TPA-BDP在四氢呋喃溶液中随着不同体积分数水的荧光发射光谱图;图5为本专利技术实施例1制备得到的3TPA-BDP在四氢呋喃溶液中的紫外吸收光谱图;图6为本专利技术实施例7制备纳米粒子3TPA-BDPNPs的流程示意图;图7为本专利技术实施例7制备得到的3TPA-BDPNPs的DLS粒径图;图8为本专利技术实施例7制备得到的3TPA-BDPNPs的透射电镜照片图;图9为本专利技术实施例1制备得到的3TPA-BDP与实施例7制备得到的3TPA-BDPNPs在不同溶剂下的紫外吸收和荧光对比图;图10为本专利技术实施例7制备得到的3TPA-BDPNPs在14天内的尺寸分本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种硼‑二吡咯亚甲基衍生物,其特征在于,该衍生物为2,6‑二三苯胺基‑1,3,5,7‑四甲基‑8‑三苯胺基‑硼‑二吡咯亚甲基,简称3TPA‑BDP,分子式为C67H54BF2N5,具体结构如式Ⅰ所示:

【技术特征摘要】
1.一种硼-二吡咯亚甲基衍生物,其特征在于,该衍生物为2,6-二三苯胺基-1,3,5,7-四甲基-8-三苯胺基-硼-二吡咯亚甲基,简称3TPA-BDP,分子式为C67H54BF2N5,具体结构如式Ⅰ所示:2.根据权利要求1所述的一种硼-二吡咯亚甲基衍生物的制备方法,其特征在于,该方法包括:步骤一:在反应容器中将4-醛基三苯胺和2,4-二甲基吡咯溶于二氯甲烷溶液中,加入三氟乙酸,氮气保护下避光搅拌,随后向溶液中加入四氯苯醌继续搅拌,然后逐滴加入三乙胺,继续搅拌,再逐滴加入三氟化硼乙醚,继续搅拌,反应结束后经萃取,干燥,过滤提纯,得到1,3,5,7-四甲基-8-三苯胺基-BODIPY;步骤二:将碘酸溶解在水中,随后滴加入溶有步骤一得到的1,3,5,7-四甲基-8-三苯胺基-BODIPY和碘的无水乙醇中反应,反应结束后,冷却至室温,减压除去溶剂,柱色谱分离提纯,得到2,6-二碘-1,3,5,7-四甲基-8-三苯胺基-BODIPY;步骤三:将步骤二得到的2,6-二碘-1,3,5,7-四甲基-8-三苯胺基-BODIPY与4-硼酸三苯胺混合加入到烧瓶中,再向烧瓶中分别加入催化剂四(三苯基膦)钯,四氢呋喃和甲醇作为反应溶剂,最后再加入碳酸钠水溶液,氮气保护下反应,反应结束后,冷却至室温,萃取,干燥后过滤,减压除去溶剂,分离提纯得到2,6-二三苯胺基-1,3,5,7-四甲基-8-三苯胺基-...

【专利技术属性】
技术研发人员:朱东霞车伟龙肖骏张丽苹谢志刚苏忠民
申请(专利权)人:东北师范大学
类型:发明
国别省市:吉林,22

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