[发明专利]一种水溶性双光子荧光聚合物纳米粒及其应用

说明书

技术领域

本发明属于生物检测技术领域，具体涉及一种水溶性双光子荧光聚合物纳米粒及其应用。

背景技术

相比于传统的单光子荧光显微镜，双光子荧光(TPF)显微镜具有近红外光激发、降低光损伤和光漂白、穿透深、信噪比好等优势，近年来已成为生物科学、医学科学研究的常用工具。以传统的荧光材料(如荧光素、香豆素等)为基础的荧光探针虽然也可以用于TPF成像，但由于它们的双光子吸收偏小，使用时需用高强度激光激发以获得足够强的TPF，易造成生物样品热损伤，这大大削弱了TPF显微技术优势的发挥。因此合成新的具有优良性能的TPF材料成为了研究的热点。

有机分子因有好的可设计性和可裁接性而成为强TPF材料的研究重点。为了获得大的双光子吸收截面，一方面可设计合成新的线性双光子吸收化合物，如已报道的以芴、联苯、萘等为连接桥的D-π-A、D-π-D、A-π-A(A和D分别代表电子受体和电子给体，π指共轭桥)等线型分子的结构；另一方面可在不发生分子间聚集的条件下提高发色团的数密度，设计合成含双光子吸收基团的多分支结构，如以三苯胺、芳环或稠环芳烃等为中心的多枝分子。(钱鹰，林保平，孙岳明，肖国民，精细化工，2006，23(12)，1155-1158；Pawlicki M，Collins HA，Denning RG， Anderson HL，Angew Chem Int Ed Engl.2009，48(18)：3244-66.Kimw H M，Cho B R，Chem.Commun.，2009，153-164)。但现已报道的强TPF化合物多数水溶性差，大大限制了它们在生物体系中的应用。获得具有水溶性的双光子荧光材料对TPF探针的开发具有重要意义。

纳米技术日益成为当今世界科学技术向前发展的主导技术。将小分子TPF材料与纳米材料相结合，如负载TPF小分子的纳米粒或染料小分子自聚集形成纳米粒，利用形成的纳米结构控制、影响并提高材料的性能，并使之得到更好的应用是TPF材料发展的一个重要方向(Tsuboi Y，Shimizu R，Shoji T， Kitamura N，Anal Sci，2010，26，1241-1245.Wu WB；Liu C；Wang ML；Huang W；Zhou SR；Jiang W；Sun YM；Cui YP；Xu CX.J Solid State Chem，2009，182(4)，862-868；Enhancement of 2-photon absorption of a dye in a polymer microsphere based on an optical cavity effect.Y Tsuboi，R Shimizu，T Shoji，N Kitamura，Anal.Sci.，2010，26：1241-1245)。但以包埋荧光分子或染料小分子自聚集方式获得的荧光纳米粒易发生荧光分子泄露，影响其稳定性。另外已报道的用于包埋TPF小分子的纳米粒多为无机纳米材料，它们的水溶性及表面可修饰性能较差。聚合物纳米粒的研究日益受到生物医药学领域的重视。基于聚合物的有机TPF纳米材料较易通过调节纳米粒的组成改善其水溶性及提供表面可修饰基团，但相关的研究报道很少。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种水溶性双光子荧光聚合物纳米粒及其应用。

为了解决上述技术问题，本发明用萘酰亚胺荧光团接枝水溶性聚丙烯酸(PAA)形成两亲性聚合物，然后在溶液中自组装形成荧光纳米粒。

具体制备过程为：

在N，N-二甲基甲酰胺(DMF)中，聚丙烯酸与二氯亚砜发生酰氯化反应制备聚丙烯酰氯，然后再与4-(2-氨基乙基)氨基-N-正丁基-1，8-萘酰亚胺在35-40℃反应5h；然后将反应液放入透析袋，透析袋置于蒸馏水中透析，透析完成后将透析袋内液体冷冻干燥得目标纳米粒。

作为一种优选的方案，

所述聚丙烯酸的数均分子量在0.8-2.6万。

添加的4-(2-氨基乙基)氨基-N-正丁基-1，8-萘酰亚胺中氨基与聚丙烯酸中羧基的摩尔比为1∶1～2。

本发明的萘酰亚胺/PAA荧光纳米粒，它是由疏水性萘酰亚胺荧光团接枝水溶性聚丙烯酸聚合物，形成两亲性聚合物，然后在溶液中自组装形成具有核壳结构的荧光纳米粒。具有如下优点：

1)无染料泄露的问题。萘酰亚胺荧光团以化学键合的方式与PAA相连而不易泄露。

2)溶于水，且在水溶液中具有在800nm强双光子吸收，500-570nm波段强荧光发射的优良光学性能。