一种检测次氯酸的有机硅高分子荧光探针及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种检测次氯酸的有机硅高分子荧光探针，结构式如下所示：

【技术实现步骤摘要】
一种检测次氯酸的有机硅高分子荧光探针及其制备方法
本专利技术属于有机高分子荧光探针领域，具体涉及一种有机硅高分子荧光探针及其在检测次氯酸中的应用。
技术介绍
活性氧是生物体内在很多生理和病理过程起着非常重要作用的一些含氧自由基轻基自由基和超氧阴离子自由基等和非自由基次氯酸和次氯酸等的总称。生物体内在氧化应激、炎症等生理和病理情况下通过酶促和非酶促反应产生各种。近代的生物医学研究表明，体内产生的活性氧与一些疾病的发生、发展和机体的老化有着密切的关系。次氯酸属于活性氧的一种，作为一种高效的杀菌剂，在生命的免疫系统中起到重要的作用。细胞内源性的次氯酸主要由白细胞如单核细胞，嗜酸性细胞，嗜中性粒细胞等中的髓过氧化物酶双氧水氯离子系统来产生。细胞免疫反应产生的次氯酸，但是一旦细胞中次氯酸的浓度发生异常，就会引起包括风湿性关节炎、心血管疾病和癌症在内的多种疾病。正是因为次氯酸具有如此重要的生理和病理学意义,对次氯酸的检测引起了人们的广泛重视。可用于选择性检测次氯酸的方法有很多，如碘量滴定法、比色法、化学发光法、库仑法、极谱法和辐解法等。然而,这些方法往往比较繁琐，一些工作必须在有机介质或有机水介质中进行，限制其应用。与上述方法相比，荧光探针被认为是生物研究理想的手段，因为荧光检测所需的仪器相对简单，选择性和灵敏度高，检测范围广，响应时间快速，而且检测过程对样品没有破坏，对细胞危害也很小，荧光检测结合显微镜可以提供实时结果。一个具有应用前景的荧光探针应具有作用前后荧光变化明显、对目标分子响应快、选择性好、合成简单等优点。一般来说，荧光探针由两部分组成一部分是荧光信号基团，另一部分是识别基团，次氯酸的识别位点有硫醚键、轻胺、苯胺基等。当探针识别目标，化学反应可以被转换成一个光谱信号。近年来，有较多检测活细胞中次氯酸荧光探针的报道，然而存在原料不易得、合成步骤及操作复杂，抗干扰性差，识别位点单一等多方面的问题。因此，发展新的识别位点应用于次氯酸的检测尤为重要，从而为研究细胞病变过程中次氯酸浓度变化情况提供可视化的检测工具。近年来，能特异性检测次氯酸的小分子荧光探针被大量报道。但是，较少有关于有机硅高分子的荧光材料及功能化的探针被报道。另一方面，硅的阻断作用可避免聚合物聚集而使放光光谱变宽等缺点。因此设计快速灵敏的聚硅氧烷的次氯酸检测的荧光探针具有十分重要的意义。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种有机硅高分子荧光探针，该探针选择性好、灵敏度高，响应快速，而且能够荧光恢复。本专利技术的另一目的是提供一种上述荧光探针的合成方法，原料易得、合成步骤简单。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案。一种检测次氯酸的有机硅高分子荧光探针，简称为P-NS-ClO，其结构式如式（I）所示：式(I)；其中，a、c、d分别代表所表示基团单体的数量；a、c和d分别为不为0的正整数。优选的，所述荧光探针的数均相对分子量为2000-6000。一种上述荧光探针的合成方法，包括以下步骤：（1）3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷（1）与二甲基二甲氧基硅烷（2）在水中反应，生成氨丙基聚硅氧烷（3）；（2）3-氨丙基聚硅氧烷（3）与4-甲硫基-1,8-萘二甲酸酐（4）在乙醇中加热反应，分离得荧光探针。所述3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷与二甲基二甲氧基硅烷的质量为1：1。优选的，步骤（1）中，3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷的质量为20-50g。所述氨丙基聚硅氧烷与4-甲硫基-1,8-萘二甲酸酐的质量比为10-20：1。步骤（2）中，反应温度为78℃，反应时间为20-24h。反应式如下：；；其中，a、b、c、d分别代表所表示基团单体的数量；c与d之和为b；a、b、c和d分别为不为0的正整数。一种上述荧光探针在检测溶液、细胞中次氯酸根离子的应用。本荧光探针的检测机理如下：本专利技术所述检测次氯酸的荧光探针P-NS-ClO，探针本身处于荧光的状态，发射萘酰亚胺的荧光，加入次氯酸之后，探针中的萘酰亚胺与次氯酸作用而影响分子内电荷转移（ICT）过程，使探针萘酰亚胺部分荧光发生淬灭现象。当加入谷胱甘肽之后，已经淬灭的荧光发生荧光恢复的现象：。本专利技术具有以下优点：本专利技术的检测次氯酸的荧光探针原料易得、合成步骤简单，特异性强、能够抗多种干扰物质，能够利用荧光成像测定细胞中次氯酸的含量和生理功能，对研究获得生物样品中次氯酸的生理功能有潜在的应用价值。附图说明图1是荧光探针P-NS-ClO的1HNMR图谱；图2是荧光探针P-NS-ClO在水溶液中的选择性；图3是荧光探针P-NS-ClO对不同浓度次氯酸的荧光光谱；图4是荧光探针P-NS-ClO不同反应时间后的相对荧光强度；图5是荧光探针P-NS-ClO猝灭后与谷胱甘肽反应的荧光光谱；图6是荧光探针P-NS-ClO对细胞外源性次氯酸的成像。具体实施方式下面结合实施例和附图对本专利技术做进一步说明，但本专利技术不受下述实施例的限制。实施例1荧光探针的合成（1）3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷50g与二甲基二甲氧基硅烷50g反应，在水为溶剂的条件下，生成氨丙基聚硅氧烷；（2）在250mL圆底烧瓶中，加入氨丙基聚硅氧烷2g，溶于100mL乙醇中，再加入0.10g4-甲基硫-1，8-萘二甲酸酐，溶于100mL的乙醇，78℃加热搅拌回流24h。旋蒸、干燥得到化合物，即荧光探针P-NS-ClO，其1HNMR谱图如图1所示。1HNMR(400MHz,CDCl3):δ8.63-8.59(m,ArH),8.52-8.45(m,ArH),7.76-7.70(d,J=12.7Hz,ArH),7.47-7.42(m,ArH),6.46-6.26(m,ArH),3.70-3.64(m,NCH2CH3),2.70-2.62(t,J=7.0Hz,NCH2),2.24-2.01(m，S-CH3),1.54-1.42(m,NCH2CH2),1.29-1.19(m,NCH2CH3),0.59-0.45(m,Si-CH2),0.26-0.05(m,Si-CH3)。经GPC凝胶净化系统凝胶色谱测定其数均分子量为6000。实施例2荧光探针P-NS-ClO对不同分子或离子的选择性配制5mL浓度为40mM的各种常规的离子及氨基酸的PBS水溶液及浓度为1mM的实施例1中的荧光探针P-NS-ClO母液作为备用。加入25μL探针母液、500μL乙醇和500当量的各离子（或氨基酸）溶液，用磷酸缓冲液PBS定容至3mL，使探针的浓度为10μM，测试离子的浓度为2.5mM，活性氧和活性氮的浓度为100mΜ，醛酮化合物的浓度为100μM。摇匀30min后进行荧光检测（λex=405nm,λem=485nm），建立荧光强度与各离子（或氨基酸、活性氧、活性氮）的柱状图，结果见图2，其中1-18加入的离子分别为：ClO-、水、Mg2+、Fe3+、Cu2+、Cd2+、Al3+、Ag+、Ni2+、SO42-、SCN-、S2O32-、S2-、PO43-、OH-、NO3-、HSO3-、HCO3-。由图2可知，其他离子（或氨基酸）对化合物P-NS-ClO的荧光几乎没有影响，而次氯酸的加入使化合物P-NS-ClO的荧光发生非常明显的减弱。实施例3荧光探针P-NS-ClO对不同浓度的次氯酸的荧光检测配制10mL浓度为10本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种检测次氯酸的有机硅高分子荧光探针，其结构式如式（I）所示：

【技术特征摘要】
1.一种检测次氯酸的有机硅高分子荧光探针，其结构式如式（I）所示：式(I)；其中，a、c、d分别代表所表示基团单体的数量；a、c和d分别为不为0的正整数。2.根据权利要求1所述的有机硅高分子荧光探针，其特征在于，其数均相对分子量为2000-6000。3.一种如权利要求1所述的有机硅高分子荧光探针的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷（1）与二甲基二甲氧基硅烷（2）在水中反应，生成氨丙基聚硅氧烷（3）；（2）3-氨丙基聚硅氧烷（3）与4-甲硫基-1,8-萘二甲酸酐...

【专利技术属性】
技术研发人员：林伟英，张宇，左育静，杨婷新，王小妮，
申请(专利权)人：济南大学，
类型：发明
国别省市：山东,37