可聚合近紅外熒光染料單體及其制備方法、用圖
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于本發(fā)明屬于有機(jī)化合物和高分子材料的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一類新型 單體，即NFM及其合成的近紅外熒光功能染料單體。
【背景技術(shù)】
[0002] 近紅外熒光成像是目前光化學(xué)分子成像領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)，以合適的熒光探針標(biāo)記 細(xì)胞、組織和器官等，用特定波長的紅光激發(fā)熒光染料，發(fā)出近紅外熒光，應(yīng)用近紅外熒光 成像設(shè)備進(jìn)行檢測，即可直接檢測生物體內(nèi)發(fā)生的生理過程和病理狀態(tài)。近紅外（650 -900 nm)染料在化學(xué)生物學(xué)中的應(yīng)用前景廣泛，因?yàn)槠鋵?duì)生物的光損傷最小，可以探查深層 組織，并可將背景自發(fā)熒光的影響最小化。
[0003] 傳統(tǒng)的有機(jī)NIR染料，由于發(fā)展的較早，所以易獲得，成本低，物理/化學(xué)性質(zhì)研究 的比較透徹，所以是目前這一領(lǐng)域應(yīng)用的最為廣泛的一類NIR熒光材料。但該類探針也存在 許多明顯的缺點(diǎn)，比如弱親水性，靜電復(fù)印性，低量子產(chǎn)率，生物系統(tǒng)不穩(wěn)定性和低探測敏 感性等等，這些都直接影響著它們?cè)谏镅芯恐械膽?yīng)用。最近進(jìn)行的設(shè)計(jì)策略已經(jīng)克服了 一些傳統(tǒng)近紅外有機(jī)試劑的限制，比如通過將這些近紅外染料封裝成納米顆?；蛘吆吞囟?的配體結(jié)合，盡管這些納米粒子是一個(gè)好的平臺(tái)，可以進(jìn)行特定的成像和癌癥治療的多功 能探測，但它仍然只是處于早起的臨床應(yīng)用。大范圍生產(chǎn)和無毒的良好的生物相容性的困 難，網(wǎng)狀內(nèi)皮組織系統(tǒng)的滯后的影響和單核吞噬細(xì)胞系統(tǒng)，由于在這些方面的困難，膠囊染 料納米粒子在納米藥物方面的運(yùn)用僅限于細(xì)胞和實(shí)驗(yàn)動(dòng)物層面。本發(fā)明合成的單體可以通 過聚合或者與其他結(jié)構(gòu)通過化學(xué)鍵結(jié)合，再形成多功能結(jié)構(gòu)發(fā)明有新的應(yīng)用。例如在體內(nèi) 熒光成像，用于腫瘤的治療等。
[0004]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 要解決的技術(shù)問題:本發(fā)明的目的在于提供可聚合近紅外熒光染料單體及其制備 方法、用途，即可直接檢測生物體內(nèi)發(fā)生的生理過程和病理狀態(tài)，在體內(nèi)熒光成像，應(yīng)用于 腫瘤治療等。
[0006] 技術(shù)方案:針對(duì)上述問題，本發(fā)明公開了可聚合近紅外熒光染料單體，所述的單體 的化學(xué)結(jié)構(gòu)式如下：
[0007] -種可聚合近紅外熒光染料單體的制備方法，制備方法包括下述步驟： 以氟硼熒光染料、甲基丙烯酰氯和三乙胺按摩爾比1:2:3投料，以無水四氫呋喃為溶 劑，在溫度為0_30°C的條件下將三乙胺與氟硼熒光染料攪拌，再將四氫呋喃稀釋過的甲基 丙烯酰氯滴加到混合溶劑中，滴加完畢后，常溫繼續(xù)攪拌反應(yīng)4-10 h;通過200-300目的硅 膠柱，再用體積比為1:8的乙酸乙酯和石油醚混合液進(jìn)行洗脫，收集洗脫液后減壓蒸餾，得 到近紅外熒光功能染料單體NFM。
[0008] 所述的可聚合近紅外熒光染料單體，所述的單體在溶劑為四氫呋喃，濃度為5 yg ml/1的情況下，紫外吸收峰為649 nm，其焚光光譜的最強(qiáng)激發(fā)峰的波長為649.5 nm，最強(qiáng)的 發(fā)射波長在697 nm〇
[0009] 優(yōu)選的，所述的一種可聚合近紅外熒光染料單體的制備方法，所述的溫度為0-5 Γ。
[0010]優(yōu)選的，所述的一種可聚合近紅外熒光染料單體的制備方法，所述的溫度為滴加 完畢后，常溫繼續(xù)攪拌反應(yīng)5h。
[0011] -種可聚合近紅外熒光染料單體的用途，是以染料單體為反應(yīng)物，與大分子鏈轉(zhuǎn) 移劑聚甲基丙烯酸聚乙二醇單甲醚酯和疏水性單體2 -(4 _(十二烷氧基）苯基）1，3二惡 烷-甲基丙烯酸(DBAM)進(jìn)行可逆加成斷裂轉(zhuǎn)移自由基聚合，制備近紅外熒光功能染料的聚 合物進(jìn)行熒光成像。
[0012] 有益效果： 該合成方法利用甲基丙烯酰氯的親核反應(yīng)，合成步驟簡單，通過后處理柱層析，就可得 到產(chǎn)率較高較純凈的近紅外熒光單體，借助較成熟的聚合技術(shù)，使該近紅外熒光單體能在 生物體內(nèi)熒光成像方面具有較大的應(yīng)用，對(duì)于腫瘤的治療成像也有很大的應(yīng)用前景。
【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明的近紅外熒光染料單體N頂?shù)臍浜舜抛V圖； 圖2是本發(fā)明的近紅外熒光染料單體N頂?shù)淖贤鉄晒鈭D； 圖3為DDP的合成路線； 圖4為PPEGMA與DDP的GPC流出曲線； 圖5為編號(hào)a和b是DDP在Hela細(xì)胞中的成像，編號(hào)c是D0X的成像； 圖6為編號(hào)a和b是DDP在V79細(xì)胞中的成像，編號(hào)c和d是在KB細(xì)胞中的成像； 圖7為DDP在小鼠體內(nèi)不同時(shí)間點(diǎn)的成像情況。
[0014]
【具體實(shí)施方式】
[0015] 下面結(jié)合附圖及實(shí)施案例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。下文中的描述僅為本發(fā)明的優(yōu) 選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改 和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本 發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0016]化學(xué)試劑： 甲基丙稀酸聚乙二醇單甲醚酯(PEGMA, Μη = 500 g mol-1)購于Aldrich公司；偶氮 二異庚腈(AIBN)，AR;四氫呋喃，AR;二氯甲烷，AR;三乙胺，AR;1，4-二氧六環(huán)，AR都購于中國 醫(yī)藥（集團(tuán)）上?；瘜W(xué)試劑公司；阿霉素鹽酸鹽(D0X，HC1)購于BBI生命科學(xué)公司。透析袋 (截留分子量Mw=3500)購于美國Biosharp公司。甲基丙稀酰氯(95%)購于Aladdin公司。2 -(4 -(十二烷氧基)苯基)1，3二惡烷-甲基丙烯酸(DBAM)，二硫代-1-萘甲酸異丁氰酯 (CPDN)和氟硼熒光染料都依據(jù)文獻(xiàn)合成。
[0017] 測試儀器及條件： 凝膠滲透色譜儀：日本東曹公司（T0S0H)HLC-8320型GPC;測試條件：Tskgel Super MultiporeHZ-N(4.6*150)兩柱聯(lián)用，示差檢測器，流動(dòng)相為四氫呋喃(0.35 mL mirT1)，柱溫 40。。， 核磁共振:Bruker 300MHz核磁儀，以（CD3)2S0.為溶劑測定； 紫外可見分光光度計(jì):島津UV-2600紫外可見分光光度計(jì)。
[0018] 熒光分光光度計(jì):HITACHI F-2500熒光分光光度計(jì)，激發(fā)和發(fā)射的狹縫寬為10.0 和10.0 nm。
[0019] 實(shí)施例1 將化合物氟硼熒染料105 mg，三乙胺84 yL加到20 mL無水四氫呋喃中攪拌混合，在冰 水浴的條件下慢慢滴加1 mL無水四氫呋喃稀釋的39 yL的甲基丙烯酰氯。1 h之后撤去冰 水浴，在室溫的條件下繼續(xù)攪拌5 h。然后真空旋轉(zhuǎn)蒸餾除去溶劑，二氯甲烷溶解固體后用 飽和食鹽水和蒸餾水洗滌，再用無水硫酸鈉干燥，減壓蒸餾除盡溶劑，通過200-300目的硅 膠柱，再用體積比為1:8的乙酸乙酯和石油醚混合液進(jìn)行洗脫，收集洗脫液后減壓蒸餾，得 到近紅外熒光功能染料單體NFM。由圖3所示，單體在溶劑為四氫呋喃，濃度為5 yg ml/1的情 況下，紫外吸收峰（圖3中的實(shí)線)為649 nm，其焚光光譜的最強(qiáng)激發(fā)峰的波長為649.5 nm， 最強(qiáng)的發(fā)射波長在697 nm(圖3中的虛橫線）。
[0020] 實(shí)施例2 近紅外熒光單體的應(yīng)用 大分子鏈轉(zhuǎn)移劑PPEGMA由聚（乙二醇）甲基丙烯酰氯(PEGMA )進(jìn)行RAFT聚合得到的。 PEGMA (3087 yL， 6.5 mmol), CPDN (36 mg, 0.13 mmol)和AIBN (10.7 mg, 6.5 X 10-2 mmol)加到安瓿瓶中，加入2 mLl，4-二氧六環(huán)作為溶劑，除氧后60 °C攪拌反應(yīng)5 h。再用 大量冰乙醚沉淀，離心（10,000 rpm，13 min)得到PPEGMA(Mn = 20900 g/mol。再以PPEGMA (209 mg, 0.010 mol)為大分子鏈轉(zhuǎn)移劑，加入所合成的單體NFM (6.5 mg, 0.011 mmol) 和疏水性單體DBAM (69.1 mg, 0.159 mmol),再加入AIBN (0.82 mg, 0.005 mmol)和 1 1^的1，4-二氧六環(huán)<€攪拌反應(yīng)11.75 11，用大量正己燒沉淀之后，再離心（10,000印111，13 min)得到聚合物DDP，分子量Μη = 27700 g/mol。
[0021]將聚合物DDP(20 mg)和D0X.HC1 (4 mg)溶于2 ml DMS0并以 1.3 mL h-1 滴加到8 mL的二次水中，攪拌10 h后裝入透析袋中透析48 h，之后冷凍干燥除去水，得到的膠束冷凍 保存。培養(yǎng)了三種細(xì)胞進(jìn)行成像，分別是人宮頸癌細(xì)胞(Hela)、中國倉鼠肺細(xì)胞(V79)和人 口腔上皮癌細(xì)胞(KB)。膠束中加入二次水，配成70 yg ml/1，并分別加入到培養(yǎng)的細(xì)胞中，用 共聚焦顯微鏡進(jìn)行熒光成像觀察圖5和圖6。其中細(xì)胞核用Hoechst 33324染色，呈藍(lán)色，在 圖中第一列，激發(fā)光譜405 nm，發(fā)射光譜在435-480 nnuDOX在綠色通道，在圖中第二列，激 發(fā)光譜488 nm，發(fā)射光譜在520-600 nnuDDP在紅色通道，在圖中第三列，激發(fā)光譜640 nm， 發(fā)射光譜在700-800 nm。隨著時(shí)間的增長，細(xì)胞的成像越清晰，D0X在細(xì)胞的紅色通道中不 能成像，意味著紅色通道的成像正是聚合物的成像。在癌細(xì)胞較正常細(xì)胞成像清晰，這是因 為癌細(xì)胞的酸性環(huán)境使得膠束解離。
[0022] 將培養(yǎng)4-6周的小鼠的右后腿上種上Hela癌細(xì)胞，等長到2至5 mm時(shí)，將8 mg ml/1 的膠束從尾部靜脈注射200 yL，然后用活體熒光體內(nèi)成像系統(tǒng)觀測小鼠，結(jié)果如圖7。以630 nm為激發(fā)，發(fā)射光譜為710 nm，聚合物先聚集在肝臟部位，然后進(jìn)入肺等呼吸系統(tǒng)，在注射8 h后，可清晰的觀察到腫瘤部位的熒光成像。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 可聚合近紅外熒光染料單體，其特征在于，所述的單體的化學(xué)結(jié)構(gòu)式如下：2. -種可聚合近紅外熒光染料單體的制備方法，其特征在于制備方法包括下述步驟： 以氟硼熒光染料、甲基丙烯酰氯和三乙胺按摩爾比1:2:3投料，以無水四氫呋喃為溶 劑，在溫度為0_30°C的條件下將三乙胺與氟硼熒光染料攪拌，再將四氫呋喃稀釋過的甲基 丙烯酰氯滴加到混合溶劑中，滴加完畢后，常溫繼續(xù)攪拌反應(yīng)4-10 h;通過200-300目的硅 膠柱，再用體積比為1:8的乙酸乙酯和石油醚混合液進(jìn)行洗脫，收集洗脫液后減壓蒸餾，得 到近紅外熒光功能染料單體NFM。3. 權(quán)利要求1的所述的可聚合近紅外熒光染料單體，其特征在于所述的單體在溶劑為 四氫咲喃，濃度為5 yg ml/1的情況下，紫外吸收峰為649 nm，其焚光光譜的最強(qiáng)激發(fā)峰的波 長為649.5 nm，最強(qiáng)的發(fā)射波長在697 nm〇4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種可聚合近紅外熒光染料單體的制備方法，其特征在于所 述的溫度為0-5 °C。5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種可聚合近紅外熒光染料單體的制備方法，其特征在于所 述的溫度滴加完畢后，常溫繼續(xù)攪拌反應(yīng)5h。6. -種可聚合近紅外熒光染料單體的用途，是以染料單體為反應(yīng)物，與大分子鏈轉(zhuǎn)移 劑聚甲基丙烯酸聚乙二醇單甲醚酯和疏水性單體2 -(4 -(十二烷氧基)苯基）1，3二惡烷-甲基丙烯酸進(jìn)行可逆加成斷裂轉(zhuǎn)移自由基聚合，制備近紅外熒光功能染料的聚合物進(jìn)行熒 光成像。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種可聚合關(guān)于近紅外（NIR）熒光染料單體及其制備方法、用途。所述的近紅外功能熒光染料單體為(NFM)是以氟硼熒光染料先與甲基丙烯酰氯反應(yīng)，再經(jīng)過提純合成得到的。本發(fā)明所合成的新的NIR熒光單體，為近紅外熒光聚合物的可控合成及應(yīng)用提供了新方法，在生物體內(nèi)近紅外熒光成像方面具有廣闊的應(yīng)用前景。
【IPC分類】C09K11/06, C08F220/04, C08F283/06, A61P35/00, C08F230/06, A61K49/00, C09B23/06
【公開號(hào)】CN105602276
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610063955
【發(fā)明人】程振平, 陳利, 劉曉東, 張麗芬, 朱秀林
【申請(qǐng)人】蘇州大學(xué)
【公開日】2016年5月25日
【申請(qǐng)日】2016年1月30日