一种荧光聚赖氨酸树枝状大分子、其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及生物载体材料技术领域，公开了一种荧光聚赖氨酸树枝状大分子、其制备方法和应用，该荧光聚赖氨酸树枝状大分子具有如下：

【技术实现步骤摘要】
一种荧光聚赖氨酸树枝状大分子、其制备方法和应用
本专利技术涉及生物载体材料
，具体涉及一种荧光聚赖氨酸树枝状大分子、其制备方法和应用。
技术介绍
荧光成像技术由于其高选择性和高灵敏度被广泛应用于生物过程的可视化监测。理想的荧光探针应具备如高荧光量子效率、耐光漂白以及长寿命等优异的荧光性能。目前，商业用荧光成像探针大多数为小分子化合物，其发展受到稳定性差、体内清除快、特异性低、可修饰基团少和毒性大等缺点的限制。树枝状大分子是具有高度支化结构的三维大分子，具有单一的分子量分布，结构精准可控，是一种极具潜力的成像探针载体。开发基于树枝状大分子的生物荧光探针可以克服传统小分子荧光探针的缺陷，更适用于荧光生物成像。聚赖氨酸树枝状大分子是一种典型的树枝状大分子，其选择赖氨酸作为支链单体，生物相容性良好，无毒副作用，在生物医药领域有着广泛的应用前景。聚赖氨酸树枝状大分子表面含有大量丰富的活性基团，可通过共价连接的方式将染料连接在树枝状大分子表面，但这种结合方式使得探针结构更为复杂，空间上相近的多色体系会导致复杂的光物理学性质。此外，疏水性染料位于表面还可降低溶解性及生物相容性。将染料嵌入树枝状大分子内部核心，可以保证结构的精准，还可通过抑制染料分子的π-π聚合而增强荧光团的稳定性及荧光量子产率。专利CN103509552A公开了一种功能性近红外荧光纳米微粒的制备方法，以所装载的近红外荧光染料作为发光中心，以壳聚糖、聚赖氨酸为基本骨架，经海藻酸钠自组装包裹成壳制备而成；该纳米微粒平均粒径在15nm左右，可显著增强近红外荧光纳米粒相较于荧光染料分子的光稳定性，该纳米微粒在体内成像时间长，同时具备良好生物相容性。专利CN103513026A还提供了一种信号放大型免疫荧光探针的制备方法。该探针的制备方法包括：在缩合剂的存在下，对苯二胺和均苯三甲酸经缩合反应得到多羧基大分子，多羧基大分子经活化后，依次加入抗体、聚赖氨酸进行反应，再用荧光标记物标记制得所述的探针。该探针标记有较多荧光标记物，结构稳定，可用于荧光免疫检测，具有检测灵敏度高、检测时间短、成本低等特点。CN104146964A公开了一种多用途聚赖氨酸荧光自组装纳米微球载体及其制备方法与应用，该专利技术采用纳米自组装技术制备了罗丹明标记的聚赖氨酸荧光纳米微球，并修饰了带有二硫键的叠氮基团侧链，进一步采用点击化学方法将炔基修饰的药物连接在荧光纳米微球上。该纳米微球载体可用于被修饰药物在动物以及细胞水平的示踪成像分析。还可以用于捕获被修饰药物的结合蛋白、药物作用靶点的研究。然而，这些大分子合成步骤繁琐，结构存在缺陷，在体内的应用也受到诸如以下原因的限制：1)被网状内皮系统(RES)快速清除和肾脏过滤；2)与正常组织非特异性结合，肿瘤特异性低；3)肿瘤与正常组织之间对比度低；4)荧光淬灭导致较短的成像时间窗。因此，专利技术一种简单高效、结构精准、光学性质优异、生物相容性良好、体内循环时间长且肿瘤富集效果好的荧光树枝状大分子的方法，对于其在肿瘤成像诊断领域具有重要的意义。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种结构精准，荧光性能优异，生物相容性良好，体内循环时间长的荧光大分子，在肿瘤成像诊断领域具有很好的应用价值。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种荧光聚赖氨酸树枝状大分子，所述荧光聚赖氨酸树枝状大分子具有如式(I)所示的结构式：其中，A为带氨基的荧光分子，R为赖氨酸，n表示赖氨酸的迭代次数，n选自1～8的自然数；所述带氨基的荧光分子与赖氨酸通过酰胺键形式连接。本专利技术中荧光聚赖氨酸树枝状大分子以荧光分子为核心，赖氨酸为支化单元并发散性聚合多代聚赖氨酸，形成聚赖氨酸包裹荧光分子的整体结构。该荧光聚赖氨酸树枝状大分子的生物相容性好，具有优异的荧光性能，荧光量子效率、荧光寿命及光稳定性光呈现出随着迭代次数的增加呈现升高的趋势。克服了小分子有机荧光染料易发生光漂白、光稳定性差的缺陷。本专利技术的荧光分子可以为任意带氨基结构的小分子荧光染料，结构可为多种，优选地，所述带氨基的荧光分子包括苝酰亚胺衍生物、罗丹明、花菁染料等染料中任一种。本专利技术还提供了所述的荧光聚赖氨酸树枝状大分子的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)对含有双氨基保护的赖氨酸单体的羧基活化，得到活化赖氨酸单体；(2)将带氨基的荧光分子和活化赖氨酸单体于溶剂中发生酰胺反应，经提纯得到第0.5代的荧光聚赖氨酸树枝状大分子，再经脱保护得到第1代的荧光聚赖氨酸树枝状大分子；(3)将上一步得到的荧光聚赖氨酸树枝状大分子加入缚酸剂后，与步骤(1)的活化赖氨酸单体在溶剂中发生酰胺反应，经提纯得到第1.5代的荧光聚赖氨酸树枝状大分子，再经脱保护得到第2代的荧光聚赖氨酸树枝状大分子；(4)重复步骤(3)，将上一步得到的荧光聚赖氨酸树枝状大分子加入缚酸剂后，与步骤(1)的活化赖氨酸单体在溶剂中发生酰胺反应，经提纯得到第n-0.5代的荧光聚赖氨酸树枝状大分子，再经脱保护得到第n代的荧光聚赖氨酸树枝状大分子；所述n选自1～8的自然数。本专利技术提供的制备方法是采用逐级发散的制备过程，这样得到的荧光聚赖氨酸树枝状大分子相较于现有技术中直接制备高代数大分子，结构准确、单分散性良好、纯度较高，合成效率高。步骤(1)中所述活化赖氨酸单体的结构式如式(II)所示：其中R1和R2为氨基的保护基团，R3为羧基的活化基团；R1、R2独自为叔丁氧羰基、N-芴甲氧羰酰基、苄氧羰基中的任意一种；R3选自五氟苯酚基或N-羟基琥珀酰亚胺基。步骤(1)中，活化采用的活化剂为五氟苯酚或N-羟基琥珀酰亚胺。优选地，R1和R2为叔丁氧羰基，R3为五氟苯酚基。步骤(1)中所述活化赖氨酸单体的结构式如式(III)所示：步骤(2)中，所述活化赖氨酸单体与带氨基的荧光分子中氨基的摩尔比为2～3:1；步骤(3)和步骤(4)中，所述活化赖氨酸单体与上一步得到的荧光聚赖氨酸树枝状大分子中氨基的摩尔比为2～3:1。所述脱保护是加入脱保护剂，其中脱保护剂与第n-0.5代荧光聚赖氨酸树枝状大分子中氨基的摩尔比为2～3:1。所述脱保护剂包括三氟乙酸或盐酸，所述缚酸剂包括N,N'-二异丙基乙胺(DIPEA)或三乙胺。步骤(3)中，所述缚酸剂与荧光聚赖氨酸树枝状大分子中氨基的摩尔比为1.5～2:1。以吸附荧光聚赖氨酸树枝状大分子脱保护后的酸，裸露出氨基，以进行下一步反应。所述溶剂选自四氢呋喃(THF)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、甲苯、二甲基亚砜(DMSO)中的一种或多种。当n为1或2时，荧光聚赖氨酸树枝状大分子采用柱层析分离提纯；当n为大于2的自然数时，荧光聚赖氨酸树枝状大分子在乙醚中溶解性差，而未反应的赖氨酸单体可溶于乙醚，故可采用更为简单的沉淀方式提纯。其中沉淀方式具体是将粗产物去除溶剂后，滴加至乙醚中洗涤，反复多次，洗涤时粗产物与乙醚的体积比为1:3～6。本专利技术所述的荧光聚赖氨酸树枝状大分子本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种荧光聚赖氨酸树枝状大分子，其特征在于，所述荧光聚赖氨酸树枝状大分子具有如式(I)所示的结构式：/n

【技术特征摘要】
1.一种荧光聚赖氨酸树枝状大分子，其特征在于，所述荧光聚赖氨酸树枝状大分子具有如式(I)所示的结构式：



其中，A为带氨基的荧光分子，R为赖氨酸，n表示赖氨酸的迭代次数，n选自1～8的自然数；所述带氨基的荧光分子与赖氨酸通过酰胺键形式连接。


2.根据权利要求1所述的荧光聚赖氨酸树枝状大分子，其特征在于，所述带氨基的荧光分子包括苝酰亚胺衍生物、罗丹明、花菁染料中任一种。


3.根据权利要求1或2所述的荧光聚赖氨酸树枝状大分子的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)对含有双氨基保护的赖氨酸单体的羧基活化，得到活化赖氨酸单体；
(2)将带氨基的荧光分子和活化赖氨酸单体于溶剂中发生酰胺反应，经提纯得到第0.5代的荧光聚赖氨酸树枝状大分子，再经脱保护得到第1代的荧光聚赖氨酸树枝状大分子；
(3)将上一步得到的荧光聚赖氨酸树枝状大分子加入缚酸剂后，与步骤(1)的活化赖氨酸单体在溶剂中发生酰胺反应，经提纯得到第1.5代的荧光聚赖氨酸树枝状大分子，再经脱保护得到第2代的荧光聚赖氨酸树枝状大分子；
(4)重复步骤(3)，将上一步得到的荧光聚赖氨酸树枝状大分子加入缚酸剂后，与步骤(1)的活化赖氨酸单体在溶剂中发生酰胺反应，经提纯得到第n-0.5代的荧光聚赖氨酸树枝状大分子，再经脱保护得到第n代的荧光聚赖氨酸树枝状大分子；所述n选自1～8的自然数。


4.根据权利要求3所述的荧光聚赖氨酸树枝状大分子的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述活化赖氨酸单体的结构式如式(I...

【专利技术属性】
技术研发人员：周珠贤，王楷淇，杨佳佳，申有青，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33