[发明专利]温度响应型AIE荧光聚合物纳米粒子及其合成方法和应用

说明书

本发明公开了一种温度响应型AIE荧光聚合物纳米粒子及其合成方法和应用，1)TPE‑OH的合成；2)TPE‑BPM的合成；3)TPE‑PNIPAM的合成:将N‑异丙基丙烯酰胺溶解在混合溶剂中并搅拌，然后在氩气保护条件下依次加入三(2‑二甲氨基乙基)胺、CuBr、TPE‑BMP，在室温下搅拌后，将反应原液用超纯水透析，最后将透析液冷冻干燥，得到淡黄色固体粉末即为TPE‑PNIPAM。通过原子转移自由基聚合(ATRP)引发合成具有温敏性的荧光高分子。该聚合物在水溶液中自组装成纳米粒子，展现出了优异的水溶性和荧光特性。

技术领域

本发明属于荧光成像领域，涉及一种温度响应型AIE荧光聚合物纳米粒子及其合成方法和应用。

背景技术

刺激响应型聚合物是指其某些行为或性质可随外界给定的温度、CO₂、pH、离子的强度、光、热以及其它的外界环境的改变而发生响应性的智能型材料。由于这些响应性的存在，在生物应用、医药、化学等相关的领域有潜在的应用价值。聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)是一种非常典型的温度刺激响应性聚合物，该聚合物既具有疏水的异丙基基团又有亲水的酰胺基基团，结构如下所示。

聚合物PNIPAM在32℃的时候会发生相转变行为，即聚合物PNIPAM的最低临界的溶解温度(LCST)是32℃。当给定的温度低于最低临界溶解温度时，PNIPAM分子链上的酰胺基和水分子中的羟基会形成比较稳定的氢键，而此时氢键间的作用力成为主要作用力，使聚合物PNIPAM溶于水；当温度高于LCST时，聚合物PNIPAM与水的相互作用的参数会发生变化，进而使得酰胺基团和水分子间的氢键相互作用发生改变，进而表现出聚合物PNIPAM的疏水性。长期以来，基于聚N-异丙基丙烯酰胺为基础的聚合物的研究已经成为智能敏感性聚合物研究领域的热点。

荧光检测具有操作简便、灵敏度高、易调节等优点，进而被广泛的应用在化学以及生物检测领域。但是，由于传统荧光探针分子存在ACQ效应，使荧光分子很难在浓度比较高的情况下进行检测，限制其应用。而聚集诱导发光(AIE)分子在聚集的状态下发光会增强，克服了ACQ现象。AIE分子和被检测物之间往往通过物理相互作用，例如：亲疏水的相互作用，静电的相互作用以及配位间的相互作用及氢键作用等发生聚集，从而诱导该类分子聚集发光，实现优良的荧光检测效果。此外，还可以利用检测物和被检测物发生某些化学反应后，反应产物的溶解性变化导致聚集程度不同而实现荧光检测。聚集诱导发光荧光探针分子的荧光检测具有背景信号弱，灵敏度高等优点。自从聚集诱导发光现象被唐本忠院士课题组发现以来，多种AIE荧光探针分子被被开发出来，它们均展示了良好的聚集发光性能。通过对TPE，silole等AIE有机小分子进行聚合物修饰，例如引入具有优异生物相容性的两亲性聚合物，诱导其自组装成聚合物量子点，并将其应用于生物成像，从而提高生物显影效果已经成为目前的研究热点之一。荧光高分子可以自组装成荧光聚合物量子点，在生物应用中有良好的生物相容性，好的发光稳定性，强的光学性质而被广泛关注。最近，壳聚糖(CS)与四苯乙烯(TPE)共价相连可得具有生物相容性的发光聚合物，其能自发地聚集到细胞内，能作为一种细胞示踪剂。使用不同种类聚合物，通过简单合成方法开发新型的AIE型有机纳米颗粒无疑为寻找新的长期细胞示踪剂提供机会。但是，相关的报道较少。聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAM)为温度敏感聚合物，有较低的临界溶液温度和良好的生物相容性，PNIPAM已被广泛应用在生物技术，尤其是在药物输送系统、低温靶向治疗材料、组织工程材料等。

发明内容

本发明提供了一种温度响应型AIE荧光聚合物纳米粒子及其合成方法和应用，是一种TPE衍生物为引发剂，通过原子转移自由基聚合(ATRP)引发合成具有温敏性的荧光高分子。该聚合物在水溶液中自组装成纳米粒子，展现出了优异的水溶性和荧光特性。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种温度响应型AIE荧光聚合物纳米粒子，其化学结构式如下：