[发明专利]一种具有亲水外壳疏水内核结构的荧光聚合物的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于功能材料技术领域，具体涉及一种两亲性的荧光聚合物的制备 方法。

背景技术

荧光检测具有高灵敏性、高选择性、快响应性及无破坏性等优点，越来越 多的学科开始应用荧光检测手段进行科学研究，其中一些已经获得实际应用。 尤其在生物医学方面，荧光检测具有广阔的应用前景。如人体血液中葡萄糖的 检测、生命活动中新陈代谢的过程、ATP的水解、DNA的识别、临床分析等生 化过程的研究都需要一种高灵敏度和易操作性的工具来实现，由荧光材料做成 的荧光探针无疑是最好的选择之一。然而，要用于生物领域，首先要解决荧光 材料的水溶性和高灵敏性两个关键问题。

目前，有机小分子荧光染料已经在荧光检测得到广泛应用，其水溶性通过 化学修饰或者包埋等手段得到改善。分子探针公司(Molecular Probes，美国)推 出了4700多种小分子荧光探针，在国际市场上占据统治性地位。这类探针存在 的问题是：由于光漂白作用，荧光分子在光辐射一段时间后荧光强度显著降低 甚至完全失效，严重影响检测结果。近年来，科学家们开始尝试用荧光聚合物 来代替小分子荧光探针，试图解决光漂白和光稳定性问题，并且在基础研究上 取得了重大进展。因为荧光聚合物通常是含有大的共轭基团的线形聚合物，所 以本身是不溶于水的。为了获得水溶性，通用的方法是通过化学修饰把这类聚 合物制备成聚电解质。但是聚电解质与生物分子之间有强的相互作用，会影响 检测结果。科学家近年来还发展了无机量子点作为荧光探针，这类材料可以有 效解决光漂白和稳定性问题，但构成发光的无机量子点含有镉、碲、砷等元素， 生物毒性相当大，必须在其表面进行很多化学修饰来提高其生物相容性，步骤 繁琐。并且无机量子点在体内的降解机制目前还不清楚，长时间在体内存在时 其中的金属离子是否会释放还有待进一步研究。

因此，开发一种亲水性好的高效荧光探针材料，对于生物等领域的研究具 有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于是提供一种新的具有亲水外壳疏水内核结构的荧光聚合 物的制备方法。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：该具有亲水外壳疏水内核 结构的荧光聚合物的制备方法主要包括以下步骤：

(1)将含荧光生色团的双炔单体通过环三聚反应制得超支化荧光聚合物，该 超支化荧光聚合物的外围带未反应的炔基；

将带单官能团的亲水性聚合物链段通过取代反应得到可加成或可偶合的亲 水性聚合物链段，或将亲水性单体进行聚合反应得到可加成或可偶合的亲水性 聚合物链段；

(2)将所述超支化荧光聚合物与可加成或可偶合的亲水性聚合物链段相应 地通过加成或偶合反应得到亲水外壳疏水内核结构的荧光聚合物，其疏水内核 为超支化聚合物。其中，可加成的亲水性聚合物链段通过加成反应与超支化荧 光聚合物结合，可偶合的亲水性聚合物链段通过偶合反应与超支化荧光聚合物 结合。

进一步地，本发明在步骤(1)中，所述带单官能团的亲水性聚合物链段为 带单官能团的聚乙二醇。

进一步地，本发明在步骤(1)中，所述亲水性单体为异丙基丙烯酰胺。

进一步地，本发明步骤(2)中所述的加成反应为超支化荧光聚合物外围未 反应的炔基与可加成的亲水性聚合物链段的叠氮基之间的1，3-偶极环加成反应。

进一步地，本发明在所述加成反应中，反应溶剂为甲苯和N，N’-二甲基甲酰 胺的混合溶液，反应温度为80-100℃。

进一步地，本发明步骤(2)中所述的加成反应为超支化荧光聚合物外围未 反应的炔基与可加成的亲水性聚合物链段的巯基之间的加成反应。

进一步地，本发明步骤(2)中所述的偶合反应为超支化荧光聚合物外围未 反应的炔基与可偶合的亲水性聚合物链段的碘苯基团之间的偶合反应。

进一步地，本发明在步骤(1)所述的环三聚反应中，以二级胺为催化剂。

本发明与现有技术相比具有的有益效果是：

1.该聚合物具有亲水链段构成的外壳，一方面保护了内核的荧光生色团；更 重要的是，聚乙二醇和聚异丙基丙烯酰胺是典型的水溶性高分子，而且已经被 证明具有良好的生物相容性和低的生物毒性，能够克服无机半导体量子点生物 毒性大的缺点。亲水链端的结合使整个聚合物亲水性显著提高。