同时检测HClO和pH的荧光/磷光发光寿命响应型聚合物探针及其应用制造技术

本发明专利技术公开了同时检测HClO和pH的荧光/磷光发光寿命响应型聚合物探针及其应用。本发明专利技术具有如下技术效果：本发明专利技术的发明专利技术人在研究同时检测次氯酸与pH的聚合物探针的过程中，通过对聚合物探针的组成进行研究，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，可用于细胞内不同pH值下次氯酸的检测；其次，本发明专利技术的聚合物探针，结合了比率法和时间分辨光学成像技术。指的是在收集发光强度信号的基础上，还收集了发光寿命的信号，将探针寿命的变化结合比率法，更进一步的进行信号区分，使检测更准确。在所述聚合物中，对pH响应的磷光单元，在不同的pH值下，寿命会有所变化，但始终长于短寿命的荧光单元。始终长于短寿命的荧光单元。始终长于短寿命的荧光单元。

Fluorescence / phosphorescence lifetime responsive polymer probe for simultaneous detection of HClO and pH and its application

【技术实现步骤摘要】
同时检测HClO和pH的荧光/磷光发光寿命响应型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，具体涉及同时检测HClO和pH的荧光/磷光发光寿命响应型聚合物探针及其应用。

技术介绍

[0002]次氯酸(HClO)是一种内源性产生的活性氧(ROS)，作为先天免疫系统的一部分，其作用是抵抗微生物。HClO异常产生通常与多种病理生理过程密切相关，如心血管疾病、关节炎、神经退行性疾病等。
[0003]目前有许多种技术已被用于检测次氯酸，包括化学发光，比色，电化学和色谱分析法等。目前，对于次氯酸的荧光检测一般是利用其强氧化性，次氯酸能够特异性氧化探针的识别基团，使得光学性质发生变化，通过测量荧光强度的变化，来测定次氯酸的氧化性大小，反应出次氯酸的含量。但是，当次氯酸所处的酸碱度不同时，次氯酸将表现出不同的氧化性，一般情况下酸性的氧化性要强于碱性条件。对于复杂的细胞环境，仅通过测试次氯酸的氧化性来达到检测的目的很有可能造成定量不准确等一系列问题，所以在检测次氯酸的同时也要考虑到不同细胞器的pH情况。
[0004]“一针两用”的探针是为了更好的检测生物体内相关联的两个物质。
[0005]中国专利CN202110159473.6，公开了一类多目标同时检测的荧光/磷光发光寿命聚合物探针，该类探针通过聚合反应将各响应端连接起来，并利用各响应端发光寿命的变化实现两种或多种目标的同时检测。此专利技术的聚合物探针能够实现对ClO
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和O2的同时检测，但是其没有提及能够实现对HClO和pH的同时检测。
[0006]目前尚未有现有技术公开能够同时且独立成像次氯酸和pH的荧光探针。因此，设计合成出在不同的pH条件下检测次氯酸的探针还是非常必要的。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于解决现有技术的不足，提供一类新型的既有荧光又有磷光的发光寿命聚合物探针。此聚合物探针具有两个发光单元，其中荧光发光单元随着次氯酸的增加发光强度降低。同时，磷光发光单元随着pH值的升高，发光增强。即使在光谱略有交叠的情况下，利用发光寿命成像很容易的将两种信号分开，互不干扰。可以很好的在实时监控pH的情况下，对次氯酸进行准确的定量检测。并且设计了多个在不同pH值范围内有响应的磷光铱(III)配合物，并根据生物体内微环境的不同，选择性的与其他探针联用，设计成多功能的探针。
[0008]本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现：
[0009]本专利技术的同时检测HClO和pH的荧光/磷光发光寿命响应型聚合物探针，其利用荧光的发光强度变化和磷光的发光强度以及寿命变化来实现次氯酸在不同pH值条件下的检测，此聚合物探针具有如下结构通式：
[0010][0011]其中，a、b、c为正整数，表示聚合度，55≤a≤80，2000≤b≤10000，55≤c≤200；
[0012]通式中A为聚合物的对次氯酸响应的荧光单元，为下列结构中的任意一种：
[0013][0014]其中，n可独立地选择含有1至7个碳原子的直链、支链、环状烷基或者醚。
[0015]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：
[0016][0017]其中，n＝17～19。
[0018]通式中C为一类对pH响应的磷光金属配合物单体，所述配合物单体结构如下：
[0019][0020]所述配合物单体化学结构中的N^C配体为下列结构中的任意一种：
[0021][0022][0023]在本专利技术的一个优选的实施例中，所述聚合物探针，其Mn＝31134，PDI＝1.26,其化学结构式如下所示：
[0024][0025]其中，
[0026]连有次氯酸响应单元A的重复单元的摩尔％为1％，
[0027]连有可增加聚合物水溶性的基团单体B的重复单元的摩尔％为95％，
[0028]连有对pH响应的磷光金属配合物单体的重复单元的摩尔％为4％，
[0029]n＝17
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19。其中可增加聚合物水溶性的基团单体，不是单一物质，是混合物，可以称为mPEG950。
[0030]本专利技术的聚合物探针的制备方法，通过自由基聚合反应，将荧光次氯酸响应单体与磷光pH响应单体以及增加水溶性的单体连接在一起。
[0031]本专利技术提供了所述的聚合物探针在同时检测HClO和pH上的应用。本专利技术的聚合物探针可用于对次氯酸的特异性检测，可用于对pH的特异性检测，可用于特异性检测次氯酸在不同pH值下的检测，可通过磷光单元的寿命成像对体内外的次氯酸与pH的变化检测，可通过对pH响应单元结构的调节，使其在酸性、中性及碱性下都具有良好的响应，根据目标检测物的pH环境，与别的探针联用，开拓出更多的能检测相关性物质的探针。可应用于细胞成像和传感领域。作为聚合物探针，能够保持两种待测物信号的微环境一致的条件下，实时监测这两种信号，同时获得有效信息。除了发光波长信号之外，将寿命成像引入双检测的信号当中，使得更加有利于区分被检测信号。
[0032]本专利技术具有如下技术效果：
[0033]1)本专利技术的专利技术人在研究同时检测次氯酸与pH的聚合物探针的过程中，通过对聚合物探针的组成进行研究，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，可用于细胞内不同pH值下次氯酸的检测；其次，本专利技术的聚合物探针，结合了比率法和时间分辨光学成像技术。指的是在收集发光强度信号的基础上，还收集了发光寿命的信号，将探针寿命的变化结合比率法，更进一步的进行信号区分，使检测更准确。在所述聚合物中，对pH响应的磷光单元，在不同的pH值下，寿命会有所变化，但始终长于短寿命的荧光单元。其中随着pH值的升高，短寿命的荧光单元的寿命的长短基本没有变化，但是占比在逐渐降低。同时，长寿命的磷光单元的寿命值和占比同时增加。可以将磷光单元的寿命占比与荧光单元的寿命占比做比率分析，这样可以获得更多的有效信息。最后此探针所采用的配合物Ir1对pH具有良好的响应性，且pKa值在4.4，满足生物体内的抗菌物质的pH条件。
[0034]2)与中国专利CN202110159473.6相比，本专利技术的聚合物探针选择了特定的对次氯酸响应的荧光单元和对pH响应的磷光单元，获得的聚合物探针，能够同时检测次氯酸与pH，产生了预料不到的新的技术效果。
附图说明
[0035]图1为本专利技术所述探针的ClO
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单响应聚合物在不同浓度NaClO发射滴定曲线，其中，A图为聚合物对次氯酸的浓度响应的发射滴定曲线，B图为在530nm处的发射峰强度同ClO
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浓度线性相关图(R2＝0.997)。
[0036]图2为本专利技术所述探针的pH单聚合物在不同pH下滴定发射曲线，其中，A图为聚合物在不同pH值下的发射滴定曲线，B图为在575nm处的发射峰强度与不同pH值的相关图，其中计算得pK
a
＝4.4。
[0037]图3为本专利技术所述水溶性聚合物探针在pH和Cl本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.同时检测HClO和pH的荧光/磷光发光寿命响应型聚合物探针，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为正整数，表示聚合度，55≤a≤80，2000≤b≤10000，55≤c≤200；所述通式中的A为次氯酸响应单元；所述通式中的B为可增加聚合物水溶性的基团单体；所述通式中的C为对pH响应的磷光金属配合物单体。2.根据权利要求1所述的聚合物探针，其特征在于，所述的次氯酸响应单元，其结构式为下列结构式中的任意一种：其中，n可独立地选择含有1至7个碳原子的直链、支链、环状烷基或者醚。3.根据权利要求1所述的聚合物探针，其特征在于，所述可增加聚合物水溶性的基团单体，其结构式为下列结构式中的任意一种：
其中，n＝17～19。4.根据权利要求1所述的聚合物探针，其特征在于，所述对pH响应的磷光金属配合物单体，结构如下：所述配合物单...

【专利技术属性】
技术研发人员：权利要求书三页说明书九页附图三页，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：