一种具有化学发光成像功能的髓过氧化物酶响应性材料及其合成方法技术

本发明专利技术公开了一种具有化学发光成像功能的髓过氧化物酶响应性材料及其合成方法。该响应性材料的化学结构如下所示。本发明专利技术还提供了髓过氧化物酶响应性材料的制备方法：将环糊精与N,N'‑羰基二咪唑在有机溶剂中反应，得到咪唑基羰基活化的环糊精；再将咪唑基羰基活化的环糊精与鲁米诺在有机溶剂中反应，即得。响应性材料的制备方法简单，易于规模化合成。可通过纳米沉淀法制备成纳米粒，其化学发光具有活性氧簇和髓过氧化物酶响应性，具有良好的体内安全性。

A myeloperoxidase responsive material with chemiluminescence imaging and its synthesis method

The invention discloses a myeloperoxidase responsive material with the function of chemiluminescence imaging and a synthesis method. The chemical structure of the responsive material is shown as follows. The invention also provides a preparation method of myeloperoxidase response material: cyclodextrin and N, N'carbonyl imidazole two in organic solvent reaction, cyclodextrins imidazole carbonyl activation; then the cyclodextrin and Lumino imidazole carbonyl activation in organic solvent reaction, i.e.. The preparation method of the responsive material is simple and easy to be synthesized in a large scale. Can be prepared into rice by nano precipitation, the chemiluminescence with ROS and myeloperoxidase response, the body has a good safety.

【技术实现步骤摘要】
一种具有化学发光成像功能的髓过氧化物酶响应性材料及其合成方法
本专利技术涉及酶响应性材料领域，具体是一种具有化学发光成像功能的髓过氧化物酶响应性材料及其合成方法。
技术介绍
近年来，酶响应性材料受到了越来越多研究者的关注[1-4]，酶不仅在生理环境和代谢过程中发挥重要的作用，在疾病过程中，酶的表达和活性也影响了疾病的病理生理变化。酶作为内源性刺激因素，具有以下特点：1)酶催化反应条件温和，其他化学反应不会发生；2)酶具有高度的选择性和特异性；3)酶的表达在疾病组织失调；4)依据酶的表达，材料发生可逆或不可逆的结构或性质改变。目前，已有大量的酶响应性材料用于构建刺激响应性的纳米系统[5-7]，并促进其在药物递送和成像诊断等领域中的应用。髓过氧化物酶是中性粒细胞噬苯胺蓝颗粒含量最多的蛋白质。研究证实，在多种急性和慢性血管炎症性疾病中，髓过氧化物酶介导产生的氧化物质都能够引起组织损伤[8-11]，循环系统中的髓过氧化物酶含量还能够作为信号物质预测突发性心血管疾病[12]，而髓过氧化物酶氧化生成的多类氯化复合物亦能作为疾病进程的靶标，如动脉粥样硬化斑块的发展等[13]。其次，髓过氧化物酶是由中性粒细胞分泌的血红素蛋白酶，而中性粒细胞作为机体防御病原体入侵的重要免疫细胞，近年来，已被证实与多种炎症疾病相关，包括腹膜炎、急性肺损伤、败血症、糖尿病、缺血再灌注损伤及动脉粥样硬化等[14-17]。目前，对于髓过氧化物酶和中性粒细胞的定性分析主要以免疫荧光成像、细胞涂片或组织切片的瑞氏染色等方法为主；而定量测定则主要基于酶联免疫吸附测定和流式分析。但以上方法，均无法实现髓过氧化物酶和中性粒细胞的实时动态检测。鲁米诺是氧化还原敏感性的小分子发光物质，当其与相应的氧化性物质反应时，会发出蓝色的冷光。研究表明鲁米诺的化学发光依赖于髓过氧化物酶的水平[18]。在细胞水平的实验中，酶催化鲁米诺发光已经被广泛证实。其次，动物实验亦表明鲁米诺的发光具有髓过氧化物酶依赖性和响应性[19-21]。然而，鲁米诺等小分子化学发光物质体内给药后，存在组织非特异性分布、较低的组织穿透能力、以及发光效率和持续时间短等缺陷，因而大大限制了其在疾病成像和诊断中的应用。因此，基于鲁米诺发光性能构建酶响应性材料，实现髓过氧化物酶和中性粒细胞在相关疾病中的实时监测，能够进一步揭示其在疾病中的复杂作用，为相关疾病的成像、诊断和发病机制研究提供新的策略。
技术实现思路
针对上述现有技术的不足，本专利技术的第一目的在于提供一种具有化学发光成像功能的髓过氧化物酶响应性材料。本专利技术的另一目的是提供所述化学发光材料的制备方法。为了实现上述目的本专利技术的技术方案是：一种具有化学发光成像功能的髓过氧化物酶响应性材料，其的化学结构为其中：n＝6、7或8，分别对应具有化学发光成像功能的髓过氧化物酶响应性α-环糊精、β-环糊精或γ-环糊精材料；R1为-H或且每个环糊精分子中至少有一个R1基团为R2为-H或且每个环糊精分子中至少有一个R2基团为为实现本专利技术的第二目的，本专利技术提供一种具有化学发光成像功能的髓过氧化物酶响应性材料的合成方法，包括以下步骤：(1)氮气保护下，环糊精与N,N'-羰基二咪唑在有机溶剂中反应0.5-5h，反应温度为20-80℃，然后在乙醚中沉淀，过滤后得到中间产物，即咪唑基羰基活化的环糊精。(2)将步骤(1)所得的咪唑基羰基活化的环糊精与鲁米诺在有机溶剂中反应5-24h，反应温度为20-80℃，然后在去离子水中沉淀、离心收集，并以去离子水清洗数次后，冷冻干燥，即得具有化学发光成像功能的髓过氧化物酶响应性材料。在上述制备方法中，所述步骤(1)和(2)中的有机溶剂选自二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺或N,N-二甲基乙酰胺。在上述制备方法中，所述步骤(1)中环糊精在有机溶剂中的浓度在0.07mmol/ml到0.14mmol/ml之间。在上述制备方法中，所述步骤(1)中环糊精与N,N'-羰基二咪唑的摩尔比在1:5至1:10之间。在上述制备方法中，所述步骤(1)中沉淀时有机溶剂与乙醚的体积之比在1:5至1:20之间。在上述制备方法中，所述步骤(2)中鲁米诺与所述步骤(1)中咪唑基羰基活化的环糊精的摩尔比在2:1至7:1之间。在上述制备方法中，所述步骤(2)中鲁米诺在有机溶剂中的浓度在0.15mmol/ml到0.27mmol/ml之间。在上述制备方法中，所述步骤(2)中有机溶剂与去离子水的体积之比在1:5至1:20之间。本专利技术的有益效果在于：(1)所述响应性材料的发光具有活性氧簇和髓过氧化物酶依赖性。(2)所述响应性材料可以水解为小分子和对应的环糊精化合物。(3)所述响应性材料可通过纳米沉淀法制备成纳米粒。(4)所述响应性材料制备的纳米粒，其化学发光具有活性氧簇和髓过氧化物酶响应性。(5)所述响应性材料制备的纳米粒具有良好的体内安全性。(6)所述响应性材料制备的纳米粒的化学发光具有髓过氧化物酶和中性粒细胞响应性。(7)所述响应性材料的制备方法简单，易于规模化合成。附图说明图1是β-环糊精与鲁米诺反应得到的响应性环糊精材料在氘代二甲亚砜中的1HNMR图谱。其中DMSO为使用的溶剂氘代二甲亚砜中少量的质子信号及残留H2O的质子峰。编号1-6对应环糊精葡萄糖单元中C相连的质子峰；OH-2,3和OH-6为与相应羟基相连的质子峰；7-9为鲁米诺基团苯环的质子峰信号。图2是响应性β-环糊精材料在1MH2O2中水解产物的飞行时间质谱图。其中A为β-环糊精的离子峰；B和C为鲁米诺肼基断裂后产物3-氨基邻苯二甲酸的离子峰和碎片峰；D为咪唑的离子峰。图3是响应性β-环糊精材料制备的纳米粒的透射电子显微镜(TEM)图，平均粒径为220nm。图4是响应性β-环糊精材料制备的纳米粒在加入髓过氧化物酶后的发光图(图中上面一条曲线表示材料+MPO)，在加入髓过氧化物酶后，体系的发光显著增强。图5和图6是响应性β-环糊精材料制备的纳米粒在加入髓过氧化物酶后的孔板成像图，其发光强度与髓过氧化物酶的浓度(图5为0～6.67mU/mL，图6为6.67～33.33mU/mL)呈正相关。说明纳米粒的发光和成像具有髓过氧化物酶响应性和依赖性。图7是响应性β-环糊精材料制备的纳米粒在中性粒细胞中的孔板成像图，以佛波酯刺激中性粒细胞释放髓过氧化物酶和活性氧，随中性粒细胞数目的增加，纳米粒发光强度逐渐增强，纳米粒的成像具有中性粒细胞响应性。图8是响应性β-环糊精材料制备的纳米粒分别在三种不同刺激物诱导的腹膜炎模型中的活体成像图。在脂多糖、巯基醋酸盐和酵母多糖引起的腹膜炎中，纳米粒具有不同的成像效果。图9是发光强度的统计图。图10是三种腹膜炎模型中腹腔灌洗液的中性粒细胞数目的统计图。通过图9和图10可以得出，纳米粒的成像与模型的中性粒细胞数目具有响应性和相关性。伴随中性粒细胞数目的增多，纳米粒的发光强度依次增强。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术的
技术实现思路
作进一步的详细描述。应理解，本专利技术的实施例只用于说明本专利技术而非限制本专利技术，在不脱离本专利技术技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出的各种替换和变更，均应包括在本专利技术的范围内。实施例1氮气保护下，0.6mmolβ-环糊精与4.2mmolN,N'-羰基二咪本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有化学发光成像功能的髓过氧化物酶响应性材料，其特征在于：所述髓过氧化物酶响应性材料的化学结构为

【技术特征摘要】
1.一种具有化学发光成像功能的髓过氧化物酶响应性材料，其特征在于：所述髓过氧化物酶响应性材料的化学结构为其中：n＝6、7或8，分别对应具有化学发光成像功能的髓过氧化物酶响应性α-环糊精、β-环糊精或γ-环糊精；R1为-H或且每个环糊精分子中至少有一个R1基团为R2为-H或且每个环糊精分子中至少有一个R2基团为2.一种权利要求1所述具有化学发光成像功能的髓过氧化物酶响应性材料的合成方法，包括以下步骤：(1)氮气保护下，环糊精与N,N'-羰基二咪唑在有机溶剂中反应0.5-5h，反应温度为20-80℃，然后在乙醚中沉淀，过滤后得到中间产物，即咪唑基羰基活化的环糊精；(2)将步骤(1)所得的咪唑基羰基活化的环糊精与鲁米诺在有机溶剂中反应5-24h，反应温度为20-80℃，然后在去离子水中沉淀、离心收集，并以去离子水清洗数次后，冷冻干燥，即得具有化学发光成像功能的髓过氧化物酶响应性材料。3.根据权利要求2所述具有化学发光成像功能的髓...

【专利技术属性】
技术研发人员：张建祥，郭嘉伟，陶辉，徐晓秋，窦寅，
申请(专利权)人：中国人民解放军第三军医大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50