[发明专利]具有pH响应的罗丹明接枝木质素基荧光染料的制备与应用

说明书

技术领域

本发明属于荧光染料技术领域，具体涉及一种具有pH响应的罗丹明接枝木质素基荧光染料的制备与应用。

背景技术

许多有机发光材料在稀溶液状态下具有较强的荧光，但随着浓度的增大或固态下，分子间发生聚集，导致荧光减弱，甚至完全淬灭，这在很大程度上限制了这些材料的应用范围。对此，研究人员通过各种方法来限制荧光团的聚集，减少荧光淬灭。2001年唐本忠等发现四苯乙烯等分子在溶液中不发光或发光很微弱，但在溶液或固态中形成聚集体后发光急剧增强，唐等将这种现象称为“聚集诱导发光”(AIE)。这些具有AIE特性的有机发光材料在光学传感和生物标记等领域具有广阔的应用前景。

罗丹明是一种具有淬灭效应的荧光分子，为了抑制其淬灭效应，我们设计了具有pH响应的罗丹明接枝木质素基荧光染料，将传统的聚集荧光淬灭的罗丹明分子转化成具有AIE活性的分子；木质素提供了优异的水溶性和良好的生物相容性；同时利用木质素自身和罗丹明的发光特性，实现对pH值比率型荧光检测。

该发明的具有pH响应的罗丹明接枝木质素基荧光染料在弱酸性即可发生变色和产生荧光，可有效对细胞进行体外着色，且具有良好的生物相容性。由于癌细胞整体pH偏低，该发明的具有pH响应的罗丹明接枝木质素基荧光染料通过荧光成像的方式对癌细胞和正常细胞有较好的分辨，并且对正常细胞抑制作用弱，对癌细胞有较强杀灭作用。

发明内容

基于此，本发明的首要目的在于提供一种具有pH响应的罗丹明接枝木质素基荧光染料。

本发明的另一目的在于提供一种上述具有pH响应的罗丹明接枝木质素基荧光染料的制备方法。

本发明的再一目的在于提供上述具有pH响应的罗丹明接枝木质素基荧光染料的应用。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种具有pH响应的罗丹明接枝木质素基荧光染料，所述荧光染料具有式(1)所示的结构通式：

其中：Lignin代表木质素分子，X为O、C或者NH，n₁为2～5的整数，n₂为1～2的整数，n₃为0～4的整数。

上述具有pH响应的罗丹明接枝木质素基荧光染料的制备方法，包括以下制备步骤：以重量份数计，将100份木质素或木质素磺酸盐溶于水或有机溶剂和水的混合溶液中，加入碱调节PH值为9～14，加入氯代环氧烷1～20份，在25～50℃的条件下反应0.5～24小时，反应完后添加碱保持pH为9～14，加入罗丹明胺基衍生物1～25份的有机溶剂溶液，升温至60～80℃反应0.5～24小时，反应完后，对反应体系进行磺化，然后经过1000分子量透析膜提纯或阴阳离子树脂提纯后得到具有pH响应的罗丹明接枝木质素基荧光染料。

所述的罗丹明胺基衍生物的制备方法如下：将罗丹明和多乙烯亚胺或多醚二胺或烷基二胺溶于无水甲醇中，氮气保护下，60℃～70℃温度下反应0.5h～48h，反应产物经分离纯化，得到罗丹明胺基衍生物。

所述的有机溶剂包括二甲基亚砜、丙酮、二甲基甲酰胺、四氢呋喃、乙醇和甲醇中的一种或多种。

所述的氯代环氧烷优选环氧氯丙烷或环氧氯丁烷。

所述的碱包括碳酸钠、碳酸钾、氢氧化钠和氢氧化钾中的一种或多种。

所述的木质素或木质素磺酸盐为碱木质素、酶解木质素、木质素磺酸钠、木质素磺酸钙和木质素磺酸镁中的一种或多种。

所述磺化的方法包括亚硫酸盐磺化、磺酸内酯磺化或接枝磺化。

所述的罗丹明胺基衍生物具有如下结构式：

其中X为O、C或者NH，n₃为0～4的整数。

上述反应如下式所示：

上述具有pH响应的罗丹明接枝木质素基荧光染料在体外细胞染色中的应用。所述的木质素基荧光染料采用共聚焦荧光显微镜进行体外细胞染色时，其浓度为0.01～1mg/mL。

上述具有pH响应的罗丹明接枝木质素基荧光染料在杀灭癌细胞试剂的制备具有潜在应用。

本发明的制备方法及所得到的产物具有如下优点及有益效果：

(1)本发明设计了具有pH响应的罗丹明接枝木质素基荧光染料，木质素磺酸提供了优异的水溶性，良好的生物相容性；同时利用了木质素自身和罗丹明的发光特性，实现了对pH值比率型荧光检测；