一种近红外二区荧光醌式聚合物、制备方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种醌式聚合物近红外二区成像造影剂的制备方法及用途，属于纳米生物医学成像技术领域。本发明专利技术首先使用2‑甲酸十二烷基酯‑噻吩并（3,4‑b）噻吩作为醌型结构单元，分别与噻吩、联噻吩、三联噻吩这三种不同长度的供体单元进行suzuki偶联反应，得到一类醌型结构的近红外二区荧光聚合物。该类醌式聚合物可通过控制侧链吸电子的2‑甲酸十二烷基酯酯基的密度，方便控制与增强近红外二区荧光强度。再将该近红外二区荧光聚合物与两亲性嵌段聚合物F‑127自组装，得到的水溶性纳米颗粒在近红外二区有很好的荧光亮度，可作为造影剂实现在近红外二区的细胞追踪成像，同时可精确引导对移植肿瘤的手术切除。

A Near Infrared Two-Region Fluorescent Quinone Polymer, Its Preparation and Application

The invention discloses a preparation method and application of a quinone polymer near infrared two-zone imaging contrast agent, which belongs to the field of nano-biomedical imaging technology. The present invention first uses 2-dodecyl formate thiophene (3,4-b) thiophene as quinone structure unit and Suzuki coupling reaction with thiophene, bithiophene and triphenyl donor units of different lengths, respectively, to obtain a kind of near infrared two-zone fluorescent polymer with quinone structure. The quinone polymers can control and enhance the near infrared fluorescence intensity by controlling the density of the 2 -dodecyl formate ester group in the side chain. The water-soluble nanoparticles obtained by self-assembly of the near infrared two-region fluorescent polymer and the amphiphilic block polymer F_127 have good fluorescence brightness in the near infrared two-region, which can be used as a contrast agent to achieve cell tracking imaging in the near infrared two-region, and can accurately guide the surgical removal of transplanted tumors.

【技术实现步骤摘要】
一种近红外二区荧光醌式聚合物、制备方法及其应用
本专利技术涉及一种聚合物，尤其涉及一种近红外二区荧光醌式聚合物、制备方法及其应用。
技术介绍
近红外二区(NIR-II，1000-1700纳米)荧光成像的成像效果要优于传统的可见光荧光成像与近红外一区(NIR-I，650-900纳米)荧光成像，这是因为近红外二区发光有较低的自荧光吸收与组织散射，可导致更深的组织成像深度、更高的空间分辨率和更高的对比度。因此，开发一种优异的近红外二区成像造影剂受到人们的广泛关注。目前，低带隙的共轭聚合物纳米粒子因其具有制备方便、好的稳定性和高生物相容性而被科学家应用于近红外二区成像。然而，目前已报道的供体-受体(D-A)型结构共轭聚合物的供体和受体匹配与设计较为复杂，且该类型的共轭聚合物为了实现低带隙近红外二区发射，会产生较强的分子内电荷转移(ICT)，削弱发光强度，迟滞了共轭聚合物类近红外二区成像造影剂在生物成像上的进一步应用。因此，开发一类近红外二区荧光强度可调控的低带隙共轭聚合物造影剂在生物医学领域有重要的意义。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有供体-受体(D-A)型结构共轭聚合物的供体和受体共轭聚合物会产生较强的分子内电荷转移(ICT)，削弱发光强度的问题，提供了一种近红外二区荧光醌式聚合物，以及采用该聚合物制备近红外二区成像造影剂及其制备方法和用途，旨在提高近红外二区成像造影剂的荧光强度，实现在活体内清晰、准确的近红外二区成像效果。本专利技术所采取的技术方案为：一种近红外二区荧光醌式聚合物，其结构式为：其中，R可为下列结构式中的一种：利用不同的R控制侧链2-甲酸十二烷基酯基团在聚合物骨架中的密度，很方便的增强近红外二区荧光发射强度。上述近红外二区荧光醌式聚合物的制备方法为：以2-甲酸十二烷基酯-噻吩并(3,4-b)噻吩作为醌型结构单元，以噻吩、联噻吩、三联噻吩中的一种作为共聚结构单元，通过所述醌型结构单元和所述共聚结构单元聚合反应形成近红外二区荧光醌式聚合物。具体的，所述醌型结构单元和所述共聚结构单元聚合反应式为：其中，X可为Br,Cl,I。其中，R可为下列结构式中的一种：具体的，包含以下步骤S01将单体4,6-二溴代噻吩[3,4-b]噻吩-2-羧基十二烷基酯与所述共聚结构单元本专利技术还提供了一种利用上述近红外二区荧光醌式聚合物制备造影剂的方法，包括以下步骤S01将近红外二区荧光醌式聚合物溶于四氢呋喃中，得到近红外二区荧光醌式聚合物的四氢呋喃溶液；S02将两亲性三嵌段聚合物F-127溶于水中，得到两亲性三嵌段聚合物F-127的水溶液；S03将近红外二区荧光醌式聚合物的四氢呋喃溶液与两亲性三嵌段聚合物F-127的水溶液混合得到混合溶剂液体；S04采用透析法除去多余的四氢呋喃。具体的，所述步骤S03是在室温超声条件下进行的。步骤S01中近红外二区荧光醌式聚合物与四氢呋喃的质量混合比为：2:1-1:10步骤S02中两亲性三嵌段聚合物F-127水溶液的浓度为：0.5毫克/毫升-2毫克/毫升。本专利技术还公开了上述近红外二区荧光醌式聚合物造影剂在肿瘤疾病成像中的应用。本专利技术所产生的有益效果包括：本专利技术设计、合成、制备了一种近红外二区成像醌式聚合物造影剂，是由基于2-甲酸十二烷基酯-噻吩并(3,4-b)噻吩为醌型结构单元的近红外二区荧光聚合物与两亲性嵌段聚合物F-127自组装而成的。合成路线与制备方法都十分简单。利用不同长度的噻吩链共聚结构单元与2-甲酸十二烷基酯-噻吩并(3,4-b)噻吩共聚所得到的醌式聚合物方便的实现了近红外二区荧光的调控，使其水溶性纳米颗粒在近红外二区有很高的荧光量子效率，可作为近红外二区造影剂实现对活体内各类病灶部位的高质量的近红外二区荧光成像，包括全身血管成像，淋巴引流成像，类风湿性关节炎成像和移植肿瘤成像，同时可精确引导对移植肿瘤的手术切除。而且，通过改变近红外二区荧光聚合物中供体的结构，高效合成了一系列近红外二区的荧光分子，增加了近红外二区成像造影剂的种类与选择空间。附图说明图1为本专利技术实施例1所得的近红外二区造影剂的透射电镜照片；图2为利用计算机模拟的聚合物一、聚合物二和聚合物三最高占据分子轨道和最低未占分子轨道波函数图；图3为本专利技术实施例1、2、3所得的近红外二区造影剂的吸收谱图；图4为本专利技术实施例1、2、3所得的近红外二区造影剂的荧光谱图；图5为实施例3得到的聚合物三纳米粒子、PDA-PEG纳米粒子和PDFT1032纳米粒子在近红外二区的发光强度对比图；图6聚合物三纳米粒子制得的造影剂在小鼠腿部的血管系统成像；图7聚合物三纳米粒子制得的造影剂在小鼠口腔的局部成像。具体实施方式为了进一步阐明本专利技术，下面给出一系列实施例，这些实施例完全是例证性的，它们仅用来对本专利技术具体描述，不应当理解为对本专利技术的限制。近红外二区荧光聚合物一的合成醌型结构单元为2-甲酸十二烷基酯-噻吩并(3,4-b)噻吩，共聚单元为噻吩的近红外二区荧光醌式聚合物一的合成方法：将单体4,6-二溴代噻吩[3,4-b]噻吩-2-羧基十二烷基酯与2,5-双(三甲基甲锡烷)噻吩按物质的量比1:1-1:2，溶于1-5mL无水甲苯中在90-120℃下无氧环境中反应2-24小时得到聚合物一。其中，以(二亚苄基丙酮)二钯(3.0微摩尔，2.75毫克)与三苯基膦(12微摩尔，3.15毫克)为该反应的催化剂。反应结束后，待反应液冷却，再将反应液倒入大量甲醇中沉降。收集沉淀物并在真空干燥箱中干燥，得到近红外二区荧光聚合物一。合成路线为：近红外二区荧光聚合物二的合成醌型结构单元为2-甲酸十二烷基酯-噻吩并(3,4-b)噻吩，共聚单元为联噻吩近红外二区荧光聚合物二的合成方法：将单体4,6-二溴代噻吩[3,4-b]噻吩-2-羧基十二烷基酯与5,5’-双(三甲基甲锡烷)-2,2’联噻吩按物质的量比1:1-1:2，溶于1-5mL无水甲苯中在90-120℃下无氧环境中反应2-24小时得到聚合物二。其中，(二亚苄基丙酮)二钯(3.0微摩尔，2.75毫克)与三苯基膦(12微摩尔，3.15毫克)为催化剂。反应结束后，待反应液冷却，再将反应液倒入大量甲醇中沉降。收集沉淀物并在真空干燥箱中干燥，得到近红外二区荧光聚合物二。合成路线为：近红外二区荧光聚合物三的合成醌型结构单元为2-甲酸十二烷基酯-噻吩并(3,4-b)噻吩，共聚单元为三联噻吩近红外二区荧光聚合物三的合成方法：将单体4,6-二溴代噻吩[3,4-b]噻吩-2-羧基十二烷基酯与5,5”-双(三甲基甲锡烷)-2,2’:5’,2”-三联噻吩(0.1毫摩尔，57.7毫克)按物质的量比1:1-1:2，溶于1-5mL无水甲苯中在90-120℃下无氧环境中反应2-24小时得到聚合物三。其中，(二亚苄基丙酮)二钯(3.0微摩尔，2.75毫克)与三苯基膦(12微摩尔，3.15毫克)为催化剂。反应结束后，待反应液冷却，再将反应液倒入大量甲醇中沉降。收集沉淀物并在真空干燥箱中干燥，得到近红外二区荧光聚合物三。。合成路线为：实施例1:将0.5毫克醌型结构单元为2-甲酸十二烷基酯-噻吩并(3,4-b)噻吩，共聚结构单元为噻吩的近红外二区荧光聚合物一溶于1毫升四氢呋喃中，再将15毫克两亲性三嵌段聚合物F-127溶于10毫升水中。在室温超声条件下本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种近红外二区荧光醌式聚合物，其特征在于，聚合物结构式为：

【技术特征摘要】
1.一种近红外二区荧光醌式聚合物，其特征在于，聚合物结构式为：其中，R可为下列结构式中的一种：2.一种权利要求1所述的近红外二区荧光醌式聚合物的制备方法，其特征在于：使用2-甲酸十二烷基酯-噻吩并(3,4-b)噻吩作为醌型结构单元，与供体单元进行suzuki偶联反应，所述供体单元为与噻吩、联噻吩、三联噻吩中的一种。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述醌型结构单元为其中，X可为Br,Cl,I。4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述供体单元为。5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述聚合物合成路线为：其中，R可为下列结构式中的一种：。6.根据权利要求2所述的近红外二区荧光醌式聚合物的制备方法，其特征在于：包含以下步骤S01将醌型结构单元与所述共聚结构单元溶于无水甲苯中得到混合溶液；S02向混合溶液中加入催化剂三(二亚苄基丙酮)二钯与三苯基膦进行催化反应；S02待反应结束，反应液冷却，将反应液倒入甲...

【专利技术属性】
技术研发人员：范曲立，张皖苏，孙鹏飞，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32