[发明专利]一种具有类肽连接臂的量子点-多肽复合物的合成方法

说明书

本发明提供了一种量子点‑多肽复合物的合成方法。通过多肽末端氨基引发N‑取代‑N‑内羧酸酐开环聚合，形成指定聚合度的类肽连接臂，以类肽侧链的碱性取代基团与量子点外壳层的金属离子螯合，合成量子点‑多肽复合物。

技术领域

本发明涉及一种以N-取代-N-内羧酸酐为类肽链段单体，以具有末端氨基的多肽为引发剂，引发N-取代-N-内羧酸酐的开环聚合，实现类肽链段与多肽的共价偶联，并以类肽单元中的侧链碱性基团与量子点壳层螯合连接，形成量子点-多肽复合物。本发明属于化学合成领域。

背景技术

由于具有独特的电子和发光特性，量子点被广泛应用于生物标记成像、活细胞生命动态过程示踪、活体动物体内肿瘤细胞靶向示踪等生物医学领域。量子点在生命科学中得以广泛应用的前提是，其经过表面化学修饰后可与一个或多个生物靶向分子连接，进而形成集合自身特性和生物活性的生物复合物。其中最为广泛的方法为，引入金属盐外壳层，通过连接着多肽(peptide)的聚合物与外壳层之间形成配位缔合作用，实现量子点对多肽的对应标记。

上述聚合物作为连接臂，在量子点与多肽之间起到桥梁作用。而作用的机制在于聚合物链段单元中，一般具有路易斯碱性基团，路易斯碱中心的孤对电子可进入外壳层中的金属原子的空d轨道，进而形成配位螯合。这种配位作用其强度接近于离子键，作用稳定持续，拓展并增强这种配位作用，即设计出不同的聚合物连接臂，成为近年拓展量子点种类及适用范围的有效研究手段。

目前研究最为广泛的是通过某些聚氨基酸侧链上的碱性基团与量子点壳层形成配位螯合作用。上述的聚氨基酸即肽链可以是由常见氨基酸得到，如聚组氨酸链段其侧链为咪唑基团， 3位氮原子为强路易斯碱，可与量子点外壳层金属原子形成配位作用；上述的肽链也可以由常见聚氨基酸通过侧链改性而制得。现行方法中，量子点与标记蛋白间的构筑连接臂，即功能性肽段连接方式须采用醛和胺的成腙反应，过程复杂，成腙与成脎反应竞争激烈，产品成脎路径中，易分解为原底物导致连接臂断裂。

N-取代-N-内羧酸酐(N-Substituted N-Carboxylanhydrides，R-NCAs，R为N原子取代基团) 开环均聚后形成类肽(peptoid)，N原子上的取代基R，作为类肽链段的侧链基团，其最大的特点在于所述侧链基团R可以通过分子设计实现不同的化学性质。天然蛋白质中基本不含有类肽链段，不会干扰蛋白质和量子点的功能，结合方式为定点连接，是发展量子点生物标记潜在的有效途径。

另一方面，由于N-取代-N-内羧酸酐在开环过程中存在脱羧驱动力，故反应条件温和、宽泛。热力学方面，N-取代-N-内羧酸酐开环聚合产物稳定，选择性高，体系中基本无副产物，并可以通过调节单体与引发剂比例精确控制类肽聚合度。在制备五元环单体过程中，原料易得，路径适用范围广，见下式1，胺类试剂均可作为原料提供潜在的侧链基团。

以乙醛酸为原料，通过转胺反应引入N原子，通过Boc保护与脱保护，得到五元环单体。其中底物胺的R基团可在较大范围调节，这为精确合成指定类肽提供了可靠的方法；内羧酸酐在亲核试剂作用下，能进行可控开环聚合，也为精确制备指定聚合度的类肽提供了思路。

具有类肽连接臂的量子点-多肽复合物的合成方法的思路为：多肽末端氨基在溶液或者固态合成条件下，直接引发N-取代-N-内羧酸酐开环脱羧，生成肿胺负离子作为活性引发位点，进一步引发体系中其他N-内羧酸酐单体开环，直至体系中环状单体消耗完毕。通过多肽末端氨基引发N-取代-N-内羧酸酐开环聚合，形成指定聚合度的类肽连接臂，以类肽链段中的侧链基团与量子点外壳层的金属离子螯合，合成量子点-多肽复合物。上述过程见式2，此方法目前未见报道。创新性尤其体现在：1.以类肽为量子点连接臂尚未有报道；2.以噻唑、三唑、咪唑啉为碱性基团连接量子点外层金属，尚未有报道。

发明内容