苯硼酸修饰的共轭聚合物及其制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及一种苯硼酸修饰的共轭聚合物，其结构式如式I‑III所示。该共轭聚合物可用于细胞膜成像，且具有特异性高、光学性能稳定的优点；且其成像能力可根据需要由D‑葡萄糖进行调控。本发明专利技术还提供了相应的制备方法，所述共轭聚合物在制备荧光成像剂中的应用，和一种细胞膜成像方法。所述细胞膜成像方法包括以该共轭聚合物作为荧光成像剂进行荧光成像，该成像方法可受D‑葡萄糖调控。

【技术实现步骤摘要】
苯硼酸修饰的共轭聚合物及其制备方法与应用
本专利技术涉及荧光传感检测
，具体涉及一种苯硼酸修饰的共轭聚合物，其制备方法，及其在可控细胞膜成像中的应用。
技术介绍
近十几年来，阳离子共轭聚合物(CCP)因其优异的性能，在化学与生物传感等
的应用引起了广泛而热切的关注。阳离子共轭聚合物具有共轭聚合物优良的光学性能，同时也有良好的水溶性，相对于水溶性小分子荧光探针来说，阳离子共轭聚合物具备分子导线效应，可以起到信号放大效果。由于带有多个正电荷，阳离子共轭聚合物可以和带负电荷的生物大分子发生非特异性吸附，而且其具有高亮度、优异的光稳定性以及可调的荧光发射光谱，使其具有良好的成像能力。进一步地，通过修饰靶向基团到阳离子共轭聚合物上，可使其在细胞水平或分子水平实现特异性传感或成像。细胞膜表面的糖蛋白和糖脂参与细胞增殖、分化、免疫应答和细胞通讯等众多重要的细胞活动。然而，异常的糖蛋白表达可引起严重疾病，这种过表达的糖蛋白可作为疾病诊断的重要标志物。同时，细胞膜上的糖蛋白也被用作细胞膜成像的靶点，这些成像策略为科学家分析不同生理时期细胞的形态和结构做出了很大贡献。可控细胞膜成像技术可以成为根据人类需求进行细胞成像的有力策略，但关于这方面的研究却很少有报道。苯硼酸(PBA)作为顺式二醇识别基团可应用于分子识别、分子检测、疾病诊断、细胞靶向或杀菌等生物医学领域。PBA可以通过识别糖蛋白的顺式二醇单元与细胞膜结合，形成的动态共价键可以通过调节缓冲液pH或加入竞争分子来调节。这为构建基于PBA的可控功能化自组装系统，特别是细胞膜成像奠定了基础。然而，CCP/PBA的可控细胞成像系统尚未见报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种共轭聚合物，特别是一种苯硼酸修饰的共轭聚合物，其制备方法，及其在可控细胞膜成像中的应用。本专利技术提供的共轭聚合物用于细胞膜成像时，具有识别特异性高，成像功能可控等优点。为此，第一方面，本专利技术提供一种共轭聚合物，其为式I-式III所示聚合物中的任意一种：其中，m为1-12的整数；n为10-200的整数。进一步，m为4-8的整数，优选m为6。第二方面，本专利技术提供式I-式III所示聚合物的制备方法，包括以下步骤：(1)将化合物a和化合物b进行铃木反应(Suzuki反应)，得到聚合物c，m的定义与权利要求1中的定义相同，(2)将聚合物c和化合物d进行季铵化反应，得到产物；所述化合物d为3-(溴甲基)苯硼酸时，所得产物为式I所示聚合物；所述化合物d为2-(溴甲基)苯硼酸时，所得产物为式II所示聚合物；所述化合物d为4-(溴甲基)苯硼酸时，所得产物为式III所示聚合物。第三方面，本专利技术提供式I-式III所示聚合物中的任意一种在制备荧光成像剂中的应用。进一步，所述荧光成像剂为细胞膜荧光成像剂。第四方面，本专利技术提供一种细胞膜成像方法，包括以式I-式III所示聚合物中的任意一种作为荧光成像剂进行成像。进一步，所述细胞膜成像方法包括以下步骤：配置成像剂，其包括式I-式III所示聚合物中的任意一种；用成像剂与待成像细胞进行孵育，孵育后进行荧光成像。进一步，所述待成像细胞经过如下预处理：用多聚甲醛固定待处理细胞。进一步，所述孵育为37℃孵育5-10min，优选5min。进一步，所述成像剂还包括D-葡萄糖。进一步，所述D-葡萄糖与所述聚合物的摩尔比为100-500，其中聚合物的摩尔数以单个重复单元计。进一步，当所述成像剂包括D-葡萄糖时，其配置方法为向缓冲液中加入所述聚合物和D-葡萄糖，37℃孵育20-40min，优选30min。进一步，所述荧光成像的激发光波长为405nm。PBA可以通过识别糖蛋白的顺式二醇单元与细胞膜特异性结合，本专利技术将PBA修饰在阳离子共轭聚合物的侧链，得到的聚合物可以特异性结合细胞膜，同时保留良好的光学性能，具有优良的细胞膜成像功能。PBA与顺式二醇作用过程中，硼元素的电荷可由中性变化为负电荷，本专利技术在研究过程中发现，这表明负电荷细胞膜与正电荷的功能材料之间可能以可调的静电相互作用的超分子方式作用。本专利技术通过加入D-葡萄糖，调控苯硼酸基团与细胞膜表面的结合进而调控其细胞成像能力，实现了可控的细胞膜成像。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点：(1)本专利技术提供的共轭聚合物可用于细胞膜成像，且具有特异性高、光学性能稳定的优点；且其成像能力可根据需要由D-葡萄糖进行调控。(3)本专利技术提供了相应的制备方法，工艺简单、易于操作、成本低廉。(3)本专利技术提供了一种可控的细胞膜成像方法，应用该方法，可以用D-葡萄糖对共轭聚合物结合细胞膜的功能进行调控，从而使细胞膜成像具有可控性。附图说明通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。在附图中：图1为实施例1制备得到的聚合物I1(PFP-PBA)的核磁氢谱图；图2为实施例1制备得到的聚合物I1(PFP-PBA)在二甲亚砜和水中的吸收和荧光光谱；图3为实施例1制备得到的聚合物I1(PFP-PBA)滴入硼酸指示剂ARS后ARS的吸收光谱；图4为实施例1制备得到的聚合物I1(PFP-PBA)加入D-葡萄糖前后PFP-PBA的zeta电位和粒径变化；图5为实施例5细胞成像结果图。具体实施方式下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。本专利技术对试验中所用到的材料以及试验方法进行一般性和/或具体的描述，在下面的实施例中，如果无其他特别的说明，聚合物的摩尔数以单个重复单元计。实施例1本实施例提供了一种共轭聚合物，其制备步骤如下：第1步、聚合物2的合成：在氩气气氛条件下，将0.174g化合物1(0.3mmol)以及0.099g化合物b(0.3mmol)溶解在由10mL四氢呋喃和4mL2.0M碳酸钾溶剂混合得到的溶剂中，加入钯催化剂后，体系升温至85℃反应48h。反应停止后，真空除去溶剂，残留物重新溶解在1mL三氯甲烷中，逐滴滴入大量丙酮中，过滤得到滤渣，经真空干燥得到67.5mg棕色固体，及聚合物2，产率为43％。产物表征：1HNMR(400MHz,DMSO-d6,ppm)：8.06-7.96(br),7.91-7.79(br),3.15-3.12(br),2.91-2.80(br),2.56-2.53(br),1.03(br).第2步、聚合物I1的合成将20mg聚合物2(0.04mmol)和50mg3-(溴甲基)苯硼酸(0.23mmol)溶解于3mL四氢呋喃中回流24h，等体系冷却至室温后，过滤得到滤渣，所得滤渣用四氢呋喃洗涤三次，真空干燥后得到9.5mg棕色固体，即式I1所示聚合物(下文简称为PFP-PBA)，产率25％，其核磁氢谱见图1，产物表征：1H-NMR(400MHz,DMSO-d6,ppm):8.30-8.17(br),8.15-7.83(br),7.80-7.10(br),6.95-6.80(br),4.70-4.55(本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种共轭聚合物，其为式I‑式III所示聚合物中的任意一种：

【技术特征摘要】
1.一种共轭聚合物，其为式I-式III所示聚合物中的任意一种：其中，m为1-12的整数；n为10-200的整数。2.根据权利要求1所述的共轭聚合物，其特征在于，m为4-8的整数。3.权利要求1或2所述的共轭聚合物的制备方法，包括以下步骤：(1)将化合物a和化合物b进行铃木反应，得到聚合物c，m的定义与权利要求1中的定义相同，(2)将聚合物c和化合物d进行季铵化反应，得到产物；所述化合物d为3-(溴甲基)苯硼酸时，所得产物为式I所示聚合物；所述化合物d为2-(溴甲基)苯硼酸时，所得产物为式II所示聚合物；所述化合物d为4-(溴甲基)苯硼酸时，所得产物为式III所示聚合物。4.权利要求1或2所述的共轭聚合物在制备荧光成像剂中的应用。5.一种细胞膜成像方法，包括以权...

【专利技术属性】
技术研发人员：王树，赵浩，刘礼兵，吕凤婷，
申请(专利权)人：中国科学院化学研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11