温度响应型AIE荧光聚合物纳米粒子及其合成方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种温度响应型AIE荧光聚合物纳米粒子及其合成方法和应用，1)TPE‑OH的合成；2)TPE‑BPM的合成；3)TPE‑PNIPAM的合成:将N‑异丙基丙烯酰胺溶解在混合溶剂中并搅拌，然后在氩气保护条件下依次加入三(2‑二甲氨基乙基)胺、CuBr、TPE‑BMP，在室温下搅拌后，将反应原液用超纯水透析，最后将透析液冷冻干燥，得到淡黄色固体粉末即为TPE‑PNIPAM。通过原子转移自由基聚合(ATRP)引发合成具有温敏性的荧光高分子。该聚合物在水溶液中自组装成纳米粒子，展现出了优异的水溶性和荧光特性。

Temperature responsive AIE fluorescent polymer nanoparticles and their synthesis methods and Applications

The invention discloses a temperature-responsive AIE fluorescent polymer nanoparticle and its synthesis method and application, 1) synthesis of TPE OH; 2) synthesis of TPE BPM; 3) synthesis of TPE PNIPAM: dissolving N isopropylacrylamide in mixed solvent and stirring, and then adding tri (2 dimethylaminoethyl) in turn under argon protection condition. Amines, CuBr and TPE_BMP were stirred at room temperature, then dialyzed with ultra-pure water. Finally, the dialysate was freeze-dried and the pale yellow solid powder was TPE_PNIPAM. A thermosensitive fluorescent polymer was synthesized by atom transfer radical polymerization (ATRP). The polymer self-assembled into nanoparticles in aqueous solution, exhibiting excellent water solubility and fluorescence properties.

【技术实现步骤摘要】
温度响应型AIE荧光聚合物纳米粒子及其合成方法和应用
本专利技术属于荧光成像领域，涉及一种温度响应型AIE荧光聚合物纳米粒子及其合成方法和应用。
技术介绍
刺激响应型聚合物是指其某些行为或性质可随外界给定的温度、CO2、pH、离子的强度、光、热以及其它的外界环境的改变而发生响应性的智能型材料。由于这些响应性的存在，在生物应用、医药、化学等相关的领域有潜在的应用价值。聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)是一种非常典型的温度刺激响应性聚合物，该聚合物既具有疏水的异丙基基团又有亲水的酰胺基基团，结构如下所示。聚合物PNIPAM在32℃的时候会发生相转变行为，即聚合物PNIPAM的最低临界的溶解温度(LCST)是32℃。当给定的温度低于最低临界溶解温度时，PNIPAM分子链上的酰胺基和水分子中的羟基会形成比较稳定的氢键，而此时氢键间的作用力成为主要作用力，使聚合物PNIPAM溶于水；当温度高于LCST时，聚合物PNIPAM与水的相互作用的参数会发生变化，进而使得酰胺基团和水分子间的氢键相互作用发生改变，进而表现出聚合物PNIPAM的疏水性。长期以来，基于聚N-异丙基丙烯酰胺为基础的聚合物的研究已经成为智能敏感性聚合物研究领域的热点。荧光检测具有操作简便、灵敏度高、易调节等优点，进而被广泛的应用在化学以及生物检测领域。但是，由于传统荧光探针分子存在ACQ效应，使荧光分子很难在浓度比较高的情况下进行检测，限制其应用。而聚集诱导发光(AIE)分子在聚集的状态下发光会增强，克服了ACQ现象。AIE分子和被检测物之间往往通过物理相互作用，例如：亲疏水的相互作用，静电的相互作用以及配位间的相互作用及氢键作用等发生聚集，从而诱导该类分子聚集发光，实现优良的荧光检测效果。此外，还可以利用检测物和被检测物发生某些化学反应后，反应产物的溶解性变化导致聚集程度不同而实现荧光检测。聚集诱导发光荧光探针分子的荧光检测具有背景信号弱，灵敏度高等优点。自从聚集诱导发光现象被唐本忠院士课题组发现以来，多种AIE荧光探针分子被被开发出来，它们均展示了良好的聚集发光性能。通过对TPE，silole等AIE有机小分子进行聚合物修饰，例如引入具有优异生物相容性的两亲性聚合物，诱导其自组装成聚合物量子点，并将其应用于生物成像，从而提高生物显影效果已经成为目前的研究热点之一。荧光高分子可以自组装成荧光聚合物量子点，在生物应用中有良好的生物相容性，好的发光稳定性，强的光学性质而被广泛关注。最近，壳聚糖(CS)与四苯乙烯(TPE)共价相连可得具有生物相容性的发光聚合物，其能自发地聚集到细胞内，能作为一种细胞示踪剂。使用不同种类聚合物，通过简单合成方法开发新型的AIE型有机纳米颗粒无疑为寻找新的长期细胞示踪剂提供机会。但是，相关的报道较少。聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAM)为温度敏感聚合物，有较低的临界溶液温度和良好的生物相容性，PNIPAM已被广泛应用在生物技术，尤其是在药物输送系统、低温靶向治疗材料、组织工程材料等。
技术实现思路
本专利技术提供了一种温度响应型AIE荧光聚合物纳米粒子及其合成方法和应用，是一种TPE衍生物为引发剂，通过原子转移自由基聚合(ATRP)引发合成具有温敏性的荧光高分子。该聚合物在水溶液中自组装成纳米粒子，展现出了优异的水溶性和荧光特性。本专利技术通过以下技术方案来实现上述目的：一种温度响应型AIE荧光聚合物纳米粒子，其化学结构式如下：其中，n正整数。一种温度响应型AIE荧光聚合物纳米粒子的合成方法，包括以下步骤：1)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，在氩气保护条件下回流反应，反应结束后，将反应液冷却至室温，然后将反应液过滤，将有机层蒸发，最后采用柱层析分离法对产物进行分离提纯，最终得到淡黄色固体4-(12-羟基十二烷基)四苯乙烯；2)TPE-BPM的合成TPE-OH、三乙胺和2-溴-2-甲基丙酰溴加入无水THF中，在室温下搅拌，反应结束后，反应液过滤，滤液浓缩，粗产品最后采用柱层析分离法对产物进行分离提纯，最终得到淡黄色TPE-BPM；3)TPE-PNIPAM的合成将N-异丙基丙烯酰胺溶解在混合溶剂中并搅拌，然后在氩气保护条件下依次加入三(2-二甲氨基乙基)胺、CuBr、TPE-BMP，在室温下搅拌后，将反应原液用超纯水透析，最后将透析液冷冻干燥，得到淡黄色固体粉末即为TPE-PNIPAM。步骤1)中，4-羟基四乙烯、6-溴-1-己烷醇和K2CO3的摩尔比为1：(1～1.2)：(1～1.2)。步骤2)中，4-(6-羟基己烷基)四苯乙烯、三乙胺和2-溴-2-甲基丙酰溴的摩尔比为1：(1～1.25)：(1～1.25)。步骤4)中，N-异丙基丙烯酰胺与TPE-BMP的摩尔比为800:1。步骤4)中，混合溶剂为水和甲醇的混合物，其中V水:V甲醇＝2:1。一种温度响应型AIE荧光聚合物纳米粒子的合成方法，分离提纯采用的淋洗剂为乙酸乙酯与石油醚的混合物。优选地，作为荧光生物探针使用。相对于现有技术，本专利技术具有以下技术效果：本专利技术的温度响应型AIE荧光聚合物纳米粒子TPE-PNIPAM具有十分良好的水溶性、优异的AIE性能、生物相容性、以及较低的相转变温度以及良好的稳定性。毒性低、AIE发光特征明显及对温度变化做出快速响应；Hela细胞用制备好的聚合物量子点TPE-PNIPAM对其染色，采用荧光显微镜、显微镜、酶标仪等相关仪器对聚合物量子点TPE-PNIPAM的细胞毒性以及细胞成像进行了探究。本专利技术以TPE衍生物为引发剂，通过原子转移自由基聚合(ATRP)引发合成具有温敏性的荧光高分子。该聚合物在水溶液中自组装成纳米粒子，展现出了优异的水溶性和荧光特性。通过1HNMR、IR和GPC对聚合物分子进行了结构表征，通过扫描电镜(SEM)对聚合物分子的自组装进行研究。通过荧光光谱研究了聚合物的发光特性，以及相转变温度。实验结果表明，聚合物分子的合成简单，细胞毒性低，而且生物相容性好，是细胞显影的优良材料。将具有AIE特性的TPE荧光团成功的和温敏性的NIPAM通过共价键结合在一起，合成出荧光强度强的蓝色荧光纳米粒子。经过一系列的检测证明聚合物量子点TPE-PNIPAM具有AIE性质。Hela细胞内能观测到很强的深蓝色的荧光。表明该聚合物TPE-PNIPAM有望作为生物探针。附图说明图1为聚合物TPE-PNIPAM的合成路线以及自组装示意图；图2为TPE-BPM的核磁氢谱图(600MHz,CDCl3)；图3为TPE-PNIPAM的核磁氢谱图(600MHz,CDCl3)；图4为不同浓度的TPE-PNIPAM的荧光测试图，(a)为不同浓度的TPE-PNIPAM水溶液的荧光光谱(激发波长为332nm)；(b)为不同浓度的TPE-PNIPAM水溶液的荧光强度的变化及在紫外灯下(365nm)0.005mgmL-1和5mgmL-1TPE-PNIPAM水溶液的数码相片；图5为TPE-PNIPAM的荧光光谱测试图，(a)为不同H2O体积分数的1mg.mL-1的TPE-PNIPAM在水和THF混合溶剂中的荧光光谱(激发波长为332nm)；(b)为相对应的的荧光强度的变化及其在紫外灯下(365nm)的数码相片；图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种温度响应型AIE荧光聚合物纳米粒子，其特征在于，其化学结构式如下：

【技术特征摘要】
1.一种温度响应型AIE荧光聚合物纳米粒子，其特征在于，其化学结构式如下：其中，n正整数。2.一种温度响应型AIE荧光聚合物纳米粒子的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：1)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，在氩气保护条件下回流反应，反应结束后，将反应液冷却至室温，然后将反应液过滤，将有机层蒸发，最后采用柱层析分离法对产物进行分离提纯，最终得到淡黄色固体4-(12-羟基十二烷基)四苯乙烯；2)TPE-BPM的合成TPE-OH、三乙胺和2-溴-2-甲基丙酰溴加入无水THF中，在室温下搅拌，反应结束后，反应液过滤，滤液浓缩，粗产品最后采用柱层析分离法对产物进行分离提纯，最终得到淡黄色TPE-BPM；3)TPE-PNIPAM的合成将N-异丙基丙烯酰胺溶解在混合溶剂中并搅拌，然后在氩气保护条件下依次加入三(2-二甲氨基乙基)胺、CuBr、TPE-BMP，在室温下搅拌后，将反应原液用超纯水透析，最后将透析液冷冻干燥，得到淡黄色固体粉末即为TPE-PNIPAM。3.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：关晓琳，王林，来守军，李志飞，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