一类检测氧气的荧光/磷光发光寿命聚合物探针及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一类检测氧气的比率型荧光/磷光发光寿命聚合物探针及其应用，该类聚合物探针通过自由基聚合反应将荧光参比单元和铱(III)配合物单元以及水溶性单元连接在一起，以实现细胞内氧气检测。其中聚合物探针P1由吩噁嗪衍生物PO1和磷光铱(III)配合物Ir1以及PEG950构成，PO1是参比，对氧气没有响应；Ir1能够对氧气响应，其发光强度会随着氧气含量的增强而减弱；PEG950赋予聚合物良好的水溶性和生物相容性。本发明专利技术公开的用于检测氧气的荧光/磷光发光寿命聚合物的发光强度以及发射寿命会随着氧气含量的增加而减少，具有良好的水溶性和生物相容性，为实现细胞内氧气含量检测提供了新的思路，在生物成像与传感方面具有重要的应用前景。的应用前景。的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一类检测氧气的荧光/磷光发光寿命聚合物探针及其应用


[0001]本专利技术属于生物成像与检测领域，具体涉及一类用于检测氧气的荧光/磷光发光寿命聚合物探针及其在细胞中检测氧气的应用。

技术介绍

[0002]近年来，随着光学技术的发展，光学探针已广泛用于细胞内各种物质传感及成像分析，如细胞内各种离子、气体分子、活性氧、蛋白质等的检测。光学氧气探针是通过探针分子与被检测物氧气发生特异性相互作用，引起探针分子的光学性质发生变化，从而达到检测的目的。
[0003]目前，根据构筑方式的不同，关于光学氧气探针的研究主要分为基于小分子的光学氧气探针、基于量子点或纳米晶的光学氧气探针以及基于聚合物的光学氧气探针。基于小分子的光学氧气探针是将荧光分子和磷光分子通过化学键连接起来，它们具有对生物体细胞亲和力强、易于化学修饰等优点，但大多数有机分子水溶性较差，需要将其先负载到磷脂膜或经过繁琐的合成来改变其水溶性，基于量子点的比率式探针往往具有一定的毒性，而相较于基于小分子和基于量子的光学氧气探针，聚合物氧气探针在光稳定性、水溶性等方面具有相对突出的优点。
[0004]磷光过渡金属配合物是一类非常重要的光电材料，金属中心和配体之间的电荷转移和能量迁移展现出特殊的光电性能，具有高效的三线态磷光发射、较长的寿命、大的斯托克斯位移等优点，广泛应用于发光二极管和生物医学领域。其中，磷光金属铱配合物出色的光物理性质，如较高的量子效率、可调的发射波长、较大的斯托克斯位移，良好的光化学稳定性等，在生物传感以及细胞成像领域都具有良好的应用前景。同时，利用Ir1的长发射寿命的优势，可以通过使用光致发光寿命成像和时控发光成像技术有效消除背景荧光干扰，通过将收集到的信号通过时间分辨技术加以区分，能改善生物成像中的信噪比，提高比率法检测的精准度。
[0005]目前，关于以铱配合物为检测位点，水溶性聚合物为基体材料的用于检测氧气的生物探针的报道还较为少见，现有技术中光学氧气探针的水溶性、生物相容性、响应性、分析性能等有待进一步构建提升，因此，设计合成出应用比率型发光寿命聚合物探针是有必要的。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一类利用发光寿命变化实现细胞内检测氧气含量的荧光/磷光发光寿命聚合物探针的设计新思路。
[0007]本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现：
[0008]本专利技术提供一类利用发光寿命变化实现细胞内检测氧气含量的荧光/磷光发光寿命聚合物探针，具有如下结构通式：
[0009][0010]其中a+b+c＝1；
[0011]通式中A为聚合物的参比单元，为下列结构中的任意一种：
[0012][0013]其中，n可独立地选择含有1至7个碳原子的直链、支链或者环状烷基(醚)链；
[0014]通式中B为一类可增加聚合物水溶性的基团单体，为下列结构中的任意一种：
[0015][0016]n＝17～19；
[0017]通式中C为一类磷光金属配合物单体，为下列结构中的任意一种：
[0018][0019]其中，所述磷光金属配合物结构通式中，
[0020][0021]中的任意一种；
[0022][0023]中的任意一种；
[0024]n可独立地选择含有1至7个碳原子的直链、支链或者环状烷基(醚)链；
[0025][0026]中的任意一种。
[0027]进一步地，本专利技术的可用于细胞内检测氧气含量的荧光/磷光发光寿命聚合物探针的制备是通过自由基聚合反应将各单元连接在一起的，通过观察各单元在细胞内与氧气作用后发光寿命的变化不同以达到检测的目的。
[0028]进一步地，所述聚合物探针可通过自由基聚合反应将荧光参比单元A和铱(III)配合物单元以及可增加聚合物水溶性的基团单体B连接在一起制备成探针，检测灵敏度高，相互之间并不影响，实现比率检测。
[0029]进一步地，所述聚合物探针可用于对氧气的特异性检测。
[0030]进一步地，所述聚合物探针可用于特异性检测细胞内源性或外源性氧气含量。
[0031]进一步地，所述聚合物探针可通过铱(III)配合物对细胞中氧气含量变化检测。
[0032]进一步地，所述聚合物探针可通过选择合适的配合物来提高氧气检测效率。
[0033]进一步地，所述聚合物探针可应用于细胞成像和传感领域。
[0034]本专利技术的有益效果是：本专利技术的用于检测氧气的聚合物探针通过对氧气探针的组装进行研究，构建了一类具有良好的水溶性、生物相容性以及毒性小的光学探针，可用于内源性/外源性氧气含量的检测，是很好的生物细胞探针；其次，本专利技术的聚合物探针结合比率法和时间分辨技术，在氧气检测过程中实现了不依赖发光强度，不受背景荧光干扰，而依赖发光寿命的比率型探针，能有效提升比率法检测精准度；本专利技术聚合物探针所采用的配合物Ir1对氧气具有良好的响应性，铱(III)配合物对氧气检测发光、寿命具有明显的差异，而荧光参比单元和水溶性单元发光、寿命无明显的差异，避免了利用发光波长检测时因波长信号重叠而造成的干扰，各响应端发光寿命的变化能较好的区分，且磷光寿命和荧光寿命的比值可以进一步校准误差，能有效提高探针的准确性。
附图说明
[0035]图1为本专利技术测试例1中探针参比单元单体在氮气、空气以及氧气下的发射光谱和其在氧气和氮气条件下550nm处发光寿命衰减曲线。
[0036]图2为本专利技术测试例2中探针配合物单体在不同氧气含量下的发射光谱和其在550nm处发光寿命衰减曲线。
[0037]图3为本专利技术测试例3中水溶性聚合物探针P1在不同氧气含量下的发射光谱和其在550nm处发光寿命衰减曲线。
[0038]图4为本专利技术测试例3中水溶性聚合物探针P1在不同氧气含量下的荧光/磷光寿命占比。
[0039]图5为本专利技术测试例4中水溶性聚合物探针P1细胞毒性实验结果。
[0040]图6为本专利技术测试例5中水溶性聚合物探针P1在不同氧气浓度下，固定HeLa细胞中的光致发光成像、光致发光寿命成像和寿命分布图。
具体实施方式
[0041]为了相关
人员更好的理解本专利技术专利的内容，下面对本专利技术的实施例作详细说明，本实施例在以本专利技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实例。
[0042]本专利技术中使用的化学试剂皆为市购。
[0043]以下述具体可用于内源性/外源性氧气含量的检测的探针P1为例：
[0044][0045]上述聚合物分子的合成步骤为：
[0046]首先合成作为参比的有机荧光吩噁嗪衍生物，再合成O2响应端的磷光金属配合物单体，最后通过自由基聚合的方式将参比有机荧光小分子和O2响应的磷光金属配合物单体以及增加聚合物水溶性以及生物相容性的PEG同时聚合制备成聚合物探针P1。
[0047]先合成对氧气响应不敏感且氧气含量变化对其发光寿命不影响的具有短发光寿命的荧光小分子作为水本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一类检测氧气的荧光/磷光发光寿命聚合物探针，其特征在于，所述聚合物探针具有如下结构通式：其中a+b+c＝1；其中，通式中A为聚合物的参比单元，为下列结构中的任意一种：n可独立地选择含有1至7个碳原子的直链、支链或者环状烷基(醚)链；通式中B为一类可增加聚合物水溶性的基团单体，所述基团单体为下列结构中的任意一种：
n＝17～19；通式中C为一类磷光金属配合物单体，所述配合物单体为下列结构中的任意一种：其中，配合物结构通式中中的任意一种；
中的任意一种；n可独立地选择含有1至7个碳原子的直链、支链或者环状烷基(醚)链；
中的任意一种。2.如权利要求1所述的一类检测氧气的荧光/磷光发光寿命聚合物探针，其特征在于，所述聚合物探针化学结构式如下所示，标记为聚合物探针P1：
其中n＝17～19。3.如权利要求1所述的一类检测氧气的荧光/磷光发光寿命聚合物探针，其特征在于，所述聚合...

【专利技术属性】
技术研发人员：张寅，李猛，吴琦，刘淑娟，赵强，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：