一种具有多响应性聚合物量子点TPE-PDEAEAM的制备和应用制造技术

本发明专利技术公开了一种具有多响应性聚合物量子点TPE‑PDEAEAM，以TPE‑BMP作为引发剂，通过原子转移自由基聚合而成。由于TPE‑PDEAEAM聚合物量子点中含有二乙氨基和丙烯酰胺基团，TPE‑PDEAEAM聚合物量子点对温度、pH和CO2的刺激都作出相应的响应。荧光聚合物显示出独特的聚集诱导发射（AIE）行为，可以容易地被HeLa细胞消化并追踪细胞长达九代，因此该可以用作用于细胞成像的长期示踪荧光剂。

Preparation and application of a multi reaction polymer quantum dot TPE-PDEAEAM

The invention discloses a Multi-responsive polymer quantum dot TPE_PDEAM, which is prepared by atom transfer radical polymerization with TPE_BMP as initiator. Due to the presence of diethylamino and acrylamide groups in TPE PDEAM polymer quantum dots, TPE PDEAM polymer quantum dots respond to temperature, pH and CO2 stimulation. Fluorescent polymers exhibit unique aggregation-induced emission (AIE) behavior that can be easily digested by HeLa cells and tracked for up to nine generations, so they can be used as long-term tracers for cell imaging.

【技术实现步骤摘要】
一种具有多响应性聚合物量子点TPE-PDEAEAM的制备和应用本专利技术涉及一种聚合物荧光量子点的制备，尤其涉及一种具有多响应性的TPE-PDEAEAM聚合物量子点的制备，该聚合物量子点具有AIE荧光特点，可用作细胞成像的荧光剂。
技术介绍
近几年来，荧光成像作为生命科学领域的一项非侵入性技术，由于其物质的灵敏度比较高，操作简便，成本低廉等优异的特点，引起了科研领域的们的广泛关注。到目前为止，已经合成了各种荧光分子并且用作生物成像试剂。在这些众多的试剂中，长期示踪细胞过程的长期细胞示踪剂的开发对于生物研究者监测癌细胞的发生、发展、侵袭和转移等生物学过程具有十分重要的意义。作为众所周知的荧光无机纳米粒子、量子点（QDs），由于它们的独特的光的高亮度和光的稳定性而被用作各种生物技术应用的荧光细胞示踪剂。例如，CdSe/ZnS量子点已经被作为细胞示踪剂用于活细胞的长期细胞成像，具有比较高发射和优良的光稳定性。但不幸的是，QD的重金属成分（例如Cd2+）具有较高的细胞毒性，这些弱点限制了它们在生物成像中的很多应用。此外，绿色的荧光蛋白（GFP）及其它的其他家族，一个高荧光分子，已被广泛地用作长期体外细胞示踪剂。然而，由于GFP本身的一些缺点，如蛋白水解酶敏感、斯托克斯位移的变化、光的稳定性差、荧光蛋白的传染能干扰很多正常的细胞的功能等，阻碍了GFP探针的更多的实际应用。聚集发光型聚合物量子点（AIE）相对于无机半导体的量子点（QDs）和有机染料一些小分子，优点显而易见。如半峰宽相对窄、发射峰比较对称、细胞毒性较小、生物相容性好。使其在光学、生物学等领域有很好的应用前景。目前已经通过不同的合成方法制备聚集发光型小分子和聚合物，AIE型聚合物作为细胞探针而被逐渐的合成出来。TPE（四苯乙烯）是一种经典的AIE（AggregationInducedEmission聚集诱导发光）分子，即在溶液中没有荧光，但是固体却存在较强的荧光，与传统聚集淬灭分子刚好相反，因此在有机光电材料等领域具有重要的应用，也越来越多的引起人们的关注。例如，唐本忠等人通过将大量四苯乙烯（TPE）接到壳聚糖（CS）链上，然后再让其聚合物作为长时间追踪活细胞的细胞显影剂，接着报道了一种新型的荧光探针。张等人从四苯乙烯基聚（N-异丙基丙烯酰胺）（TPE-PNIPAM）合成了一种ATRP对温度敏感的有机聚合物纳米粒子，可作为长期细胞示踪的细胞示踪剂，在HeLa细胞中可以进行长达七代的细胞传代。然而，关于这种基于AIE型聚合物的报道还是相对很少。因此，设计和合成基于AIE的聚合物作为生物应用的长期示踪剂是非常具有挑战性的任务。对环境条件变化相对较小或内部变化能够作出响应的刺激响应性聚合物具有很多的价值或更广的生物显影应用。热响应性聚合物在较低临界溶解温度（LCST）下显示可溶-不溶相变。然而pH敏感聚合物通过改变pH值的大小，进而改变聚合物的尺寸来响应周围介质变化。有文献报道了聚[N-[2-(二乙氨基)乙基]丙烯酰胺]（PDEAEAM）的温度和pH/CO2响应的均聚物（Song,Z.;Wang,K.;Gao,C.;Wang,S.;Zhang,W.ANewThermo-,pH-,andCO2-ResponsiveHomopolymerofPoly[N-[2-(diethylamino)ethyl]acrylamide]:IstheDiethylaminoGroupUnderestimatedMacromolecules.2016,49,162-171.），其pH/CO2是可调。但目前仅有一种刺激的荧光高分子材料还不能达到生物医学应用的要求。基于AIE型的多刺激响应聚合物结合了聚集发光（AIE）和刺激响应聚合物的优点，表现出良好的水溶解性，生物相容性和聚集发光特性，并且在外部刺激时表现出结构和发光相应的变化。与AIE型荧光团结合的这些多刺激响应性聚合物可以用作克服长期细胞追踪存在的主要问题。因此，开发具有多响应性荧光聚合物是十分有必要的。其中，热敏性、pH和二氧化碳响应性聚合物在新型刺激性材料的设计和合成中是最受欢迎的。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种具有多响应性的TPE-PDEAEAM聚合物量子点的制备方法；本专利技术的另一目的是对于上述具有多响应性的TPE-PDEAEAM聚合物量子点的结构、AIE特性以及作为细胞示踪剂用于活细胞的长期细胞成像的应用进行分析。一、TPE-PDEAEAM聚合物量子点的制备（1）4-羟苯基乙烯的合成以四氢呋喃（THF）为溶剂，锌粉、TiCl4（Zn为还原剂，TiCl4为催化剂，混合还原性催化剂），在氩气保护下，4-羟基二苯甲酮和二苯甲酮以1:1~1:1.2的摩尔比回流24h；应结束后冷却至室温，加入K2CO3溶液猝灭反应，然后过滤，用乙酸乙酯萃取，柱层析分离提纯，得淡黄色固体4-羟基四乙烯（TPE）。锌粉的加入量为4-羟基二苯甲酮、二苯甲酮总摩尔量的3~4倍；TiCl4的加入量为4-羟基二苯甲酮、二苯甲酮总摩尔量的2~3倍。（2）4-(12-羟基十二烷基)四苯乙烯（TPE-OH）的合成将4-羟基四乙烯、12-溴-1-十二烷醇和K2CO3溶解在无水乙腈中，在氩气保护下回流20~24h；反应结束后冷却至室温，过滤反应液并蒸发有机层，产物经柱层析分离提纯，得淡黄色固体4-(12-羟基十二烷基)四苯乙烯。12-溴-1-十二烷醇的作用是延长碳链，增强疏水性，4-羟基四乙烯与12-溴-1-十二烷醇的摩尔比为1:1~1:1.2。K2CO3的作用是提供碱性和吸水性。4-羟基四乙烯与K2CO3的摩尔比为1:1~1:1.2。（3）TPE-BPM的合成将4-(12-羟基十二烷基)四苯乙烯（TPE-OH）、三乙胺和2-溴-2-甲基丙酰溴加入到无水四氢呋喃（THF）中，在室温下搅拌反应20~24小时；反应结束后，过滤反应液；浓缩滤液得粗产品，粗产品经柱层析分离提纯，得淡黄色固体产物即为TPE-BMP。三乙胺的作用是提供碱性。TPE-OH与三乙胺的摩尔比为1:1~1:1.25。2-溴-2-甲基丙酰溴的作用是合成引发剂，TPE-OH与2-溴-2-甲基丙酰溴的摩尔比为1:1~1:1.25。（4）TPE-PDEAEAM的合成将N(2-(二乙基氨基)乙基)丙烯酰胺（DEAEAM）溶解在水-甲醇混合溶剂中，在氩气保护下依次加入三(2-二甲氨基乙基)胺（Me6TREN）、CuBr和TPE-BMP，在室温下搅拌20~24h，然后将反应原液用超纯水透析70~72小时，再将透析液冷冻干燥70~72小时，得到淡黄色固体粉末，即为TPE-PDEAEAM。所述水-甲醇混合溶剂，水和甲醇的体积比为1.5:1~2:1。三(2-二甲氨基乙基)胺（Me6TREN）的作用是Cu2+配体；其加入量为DEAEAM质量的19%~20%。CuBr的作用是催化剂。其加入量为DEAEAM质量的0.5%~1%。PDEAEAM与TPE-BMP的质量比为60:1~65:1。二、TPE-PDEAEAM聚合物量子点的结构和特性1、核磁氢谱图1、2分别为TPE-BPM、TPE-PDEAEAM的核磁氢谱。化学位移在6.9ppm左右处出现了芳环质子氢的信号峰，1.0ppm处出现了甲基氢的信号峰，2.6ppm和3.本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有多响应性聚合物量子点TPE‑PDEAEAM的制备方法，包括以下工艺步骤：（1）4‑羟苯基乙烯的合成：以四氢呋喃为溶剂，锌粉为还原剂，TiCl4为催化剂，在氩气保护下，4‑羟基二苯甲酮和二苯甲酮以1:1~1:1.2的摩尔比回流22~24h；应结束后冷却至室温，加入K2CO3溶液猝灭反应，然后过滤，用乙酸乙酯萃取，产物经柱层析分离提纯，得淡黄色固体4‑羟基四乙烯TPE；（2）4‑(12‑羟基十二烷基)四苯乙烯的合成：将4‑羟基四乙烯TPE、12‑溴‑1‑十二烷醇和K2CO3溶解在无水乙腈中，在氩气保护下回流20~24 h；反应结束后冷却至室温，过滤反应液并蒸发有机层，产物经柱层析分离提纯，得淡黄色固体4‑(12‑羟基十二烷基)四苯乙烯TPE‑OH；（3）TPE‑BPM的合成：将4‑(12‑羟基十二烷基)四苯乙烯TPE‑OH、三乙胺和2‑溴‑2‑甲基丙酰溴加入到无水四氢呋喃中，在室温下搅拌反应20~24小时；反应结束后，过滤反应液，浓缩滤液得粗产品，粗产品经柱层析分离提纯，得淡黄色固体产物即为TPE‑BMP；（4）TPE‑PDEAEAM的合成：将N(2‑(二乙基氨基)乙基)丙烯酰胺溶解在水‑甲醇混合溶剂中，在氩气保护下依次加入三(2‑二甲氨基乙基)胺、CuBr和TPE‑BMP，在室温下搅拌20~24 h，然后将反应原液用超纯水透析70~72小时，再将透析液冷冻干燥70~72小时，得到淡黄色固体粉末，即为目标产物TPE‑PDEAEAM。...

【技术特征摘要】
1.一种具有多响应性聚合物量子点TPE-PDEAEAM的制备方法，包括以下工艺步骤：（1）4-羟苯基乙烯的合成：以四氢呋喃为溶剂，锌粉为还原剂，TiCl4为催化剂，在氩气保护下，4-羟基二苯甲酮和二苯甲酮以1:1~1:1.2的摩尔比回流22~24h；应结束后冷却至室温，加入K2CO3溶液猝灭反应，然后过滤，用乙酸乙酯萃取，产物经柱层析分离提纯，得淡黄色固体4-羟基四乙烯TPE；（2）4-(12-羟基十二烷基)四苯乙烯的合成：将4-羟基四乙烯TPE、12-溴-1-十二烷醇和K2CO3溶解在无水乙腈中，在氩气保护下回流20~24h；反应结束后冷却至室温，过滤反应液并蒸发有机层，产物经柱层析分离提纯，得淡黄色固体4-(12-羟基十二烷基)四苯乙烯TPE-OH；（3）TPE-BPM的合成：将4-(12-羟基十二烷基)四苯乙烯TPE-OH、三乙胺和2-溴-2-甲基丙酰溴加入到无水四氢呋喃中，在室温下搅拌反应20~24小时；反应结束后，过滤反应液，浓缩滤液得粗产品，粗产品经柱层析分离提纯，得淡黄色固体产物即为TPE-BMP；（4）TPE-PDEAEAM的合成：将N(2-(二乙基氨基)乙基)丙烯酰胺溶解在水-甲醇混合溶剂中，在氩气保护下依次加入三(2-二甲氨基乙基)胺、CuBr和TPE-BMP，在室温下搅拌20~24h，然后将反应原液用超纯水透析70~72小时，再将透析液冷冻干燥70~72小时，得到淡黄色固体粉末，即为目标产物TPE-PDEAEAM。2.如权利要求1所述一种具有多响应性聚合物量子点TPE-PDEAEAM的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，锌粉的加入量为4-羟基二苯甲酮、二苯甲酮总摩尔量的3~4倍；Ti...

【专利技术属性】
技术研发人员：关晓琳，李志飞，来守军，孟丽，王林，王凯龙，
申请(专利权)人：西北师范大学，
类型：发明
国别省市：甘肃,62