一種具有聚集誘導發光特性的羧化殼聚糖納米熒光探針及其制備方法技術

本發明專利技術公開的一種具有聚集誘導發光特性的羧化殼聚糖納米熒光探針，其制備方法主要步驟包括：將四苯基乙烯熒光分子(TPE)標記到羧化殼聚糖鏈(NCS)上得到具有聚集誘導發光(AIE)特性的TPE?NCS；利用多聚磷酸鈉通過離子交聯法制得TPE?NCS納米粒子。本發明專利技術制得的納米熒光探針在水溶液中具有良好的分散性，且具有聚集誘導發光特性，與傳統熒光探針相比，具有靈敏度高、光穩定性好、熒光光譜不漂移、納米粒子尺寸穩定均一、易儲存等優點。此外，由于羧化殼聚糖固有特性，該探針具有良好的生物相容性，體內循環長滯留性以及廣泛pH范圍內良好的分散性，有望用于長周期細胞示蹤、病理監測、藥物代謝檢測等領域。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種具有聚集誘導發光特性的羧化殼聚糖納米熒光探針及其制備方法。
技術介紹
熒光探針是以熒光物質作為指示劑，并在一定波長光的激發下使指示劑產生熒光，通過檢測所產生的熒光實現對被檢測物質的定性或者定量分析。當前，熒光探針主要應用于生物、醫學和環境監測等領域，針對不同的需求，相應的探針已被大量的探究，總體來說，可以分為三類：傳統的熒光探針、無機量子點探針、新型的熒光探針。其中，傳統的熒光探針有光不穩定性、光漂白以及聚集誘導淬滅效應等缺陷，而無機量子點探針因其含有重金屬而具有不可忽視的細胞毒性問題，因此新型熒光探針脫穎而出。而具有聚集誘導發光(AIE)特性的探針因其卓越的熒光性能備受關注。羧化殼聚糖(NCS)是殼聚糖部分糖環被羧化后的產物，具有優異的生物相容性、生物活性、無毒性、體內循環長滯留性、廣泛pH范圍內可水溶等性能，在生物醫學領域備受青睞。因此，考慮到現在生物醫學研究中對細胞長周期示蹤(如研究癌癥的發展、診斷、治療；免疫反應以及轉移后的干細胞基因完整性、增值、分化等)以及廣泛pH范圍內使用(如癌癥患者細胞外pHe介于5.7至7.8之間)的熒光探針的迫切需求，制備一種廣泛pH范圍內可水溶且具有長周期細胞示蹤性能的熒光探針具有重要的科學意義和良好的應用前景。
技術實現思路
本專利技術的目的在于針對現有技術的不足，提供一種廣泛pH范圍內可水溶且具有長周期細胞示蹤性能的具有聚集誘導發光特性的羧化殼聚糖納米熒光探針及其制備方法。本專利技術的具有聚集誘導發光特性的羧化殼聚糖納米熒光探針的制備方法，包括如下步驟：1)將粘均分子量為1萬-100萬、乙酰度5％-20％、羧化度20％-60％的羧化殼聚糖分散于DMSO中，在50-65℃下溶脹12-48h，再向該溶液中加入含異硫氰酸酯官能團的TPE分子(TPEITC)，TPEITC與殼聚糖中氨基的摩爾比為1％-20％，反應24-48h，獲得溶液A；2)向溶液A中加入四氫呋喃，四氫呋喃與溶液A的體積比為10，攪拌均勻后靜置至溶液分層，去除上清液，離心，所得沉淀物用適量無水乙醇超聲分散20min，離心，將沉淀用三蒸水溶解，得到溶液B；3)將溶液B裝入截留分子量為3500的透析袋中并置于三蒸水中透析4-5天，凍干，獲得熒光標記的羧化殼聚糖(TPE-NCS)；4)將步驟3)的熒光標記羧化殼聚糖溶于體積分數為1％的醋酸溶液中，得到熒光標記羧化殼聚糖溶液C；5)配制質量分數為1-40％的多聚磷酸鈉溶液，將多聚磷酸鈉溶液以溶質質量比為1：5的比例滴加入溶液C，即：使得多聚磷酸鈉與TPE-NCS質量比為1:5，劇烈攪拌0.5-1h，離心，去除上清液，加入適量三蒸水，獲得具有聚集誘導發光特性的羧化殼聚糖納米熒光探針。本專利技術通過將四苯基乙烯(TPE)熒光分子標記到羧化殼聚糖鏈上得到具有AIE特性的TPE-NCS，再利用多聚磷酸鈉將TPE-NCS進行離子交聯，從而制得具有聚集誘導發光特性且水溶液中分散均勻的納米熒光探針(TPE-NCS NPs)。本專利技術得到的TPE-NCS分子式如圖1所示，多聚磷酸根結構式如圖2所示，產物TPE-NCS NPs的TEM如圖3所示。產物被標記上的TPE基團賦予其聚集誘導發光特性，與傳統熒光探針及無機量子點探針相比，具有靈敏度高，光穩定性好，熒光光譜不漂移，生物相容性好等優點。而羧化殼聚糖是兩親性分子，羧化度介于20％-60％之間時在稀酸溶液、中性水溶液及稀堿溶液中可溶，且因富含氨基、羧基基團，具有良好的生物活性，可實現生物體內長循環、長滯留的功效。此外，離子交聯后的TPE-NCS NPs納米粒子尺寸均一，易于細胞胞吞，且便于存儲。總之，本方法制備的TPE-NCS NPs納米熒光探針具有廣泛pH可溶、可長循環示蹤及聚集誘導發光等優良特性，有望應用于細胞長周期示蹤、藥物代謝檢測、病理監測等領域。附圖說明圖1是羧化殼聚糖基聚集誘導發光熒光分子結構式。圖2是交聯劑多聚磷酸根分子結構式。圖3是羧化殼聚糖基聚集誘導發光納米熒光探針TEM圖。具體實施方式以下結合附圖和具體實例進一步說明本專利技術。實施例1：1)稱取1g羧化殼聚糖(粘均分子量為1萬，乙酰度為20％，羧化度20％)加入到茄形瓶中，分散于10mL DMSO，50℃下溶脹12h，然后向茄形瓶中加入TPEITC，TPEITC與殼聚糖中氨基的摩爾比為1％，反應24h，獲得溶液A并將其倒入250mL燒杯中；2)向溶液A中加入100mL四氫呋喃，攪拌均勻后靜置至溶液分層，去除上清液，離心，所得沉淀物用20mL無水乙醇溶解并超聲分散20min，離心，將沉淀用5mL三蒸水溶解，得到溶液B；3)將溶液B裝入截留分子量為3500的透析袋中并置于三蒸水中透析4天，凍干，獲得熒光標記的羧化殼聚糖TPE-NCS；4)稱取0.5g TPE-NCS溶于10mL體積分數為1％的醋酸溶液，得到50mg/mL的熒光標記羧化殼聚糖溶液C；5)配制質量分數為1％的多聚磷酸鈉溶液，將多聚磷酸鈉溶液以溶質質量比為1：5的比例滴加入溶液C中，劇烈攪拌0.5h，離心，去除上清液，加入10mL三蒸水獲得具有聚集誘導發光特性的羧化殼聚糖納米熒光探針。本例制得的TPE-NCS熒光探針TPE標記率為0.71％。實施例2：1)稱取1g羧化殼聚糖(粘均分子量為5萬，乙酰度為15％，羧化度30％)加入到茄形瓶中，分散于10mL DMSO，50℃下溶脹12h，然后向茄形瓶中加入TPEITC，TPEITC與殼聚糖中氨基的摩爾比為5％，反應24h，獲得溶液A并將其倒入250mL燒杯中；2)向溶液A中加入100mL四氫呋喃，攪拌均勻后靜置至溶液分層，去除上清液，離心，所得沉淀物用20mL無水乙醇溶解并超聲分散20min，離心，將沉淀用5mL三蒸水溶解，得到溶液B；3)將溶液B裝入截留分子量為3500的透析袋中并置于三蒸水中透析4天，凍干，獲得熒光標記的羧化殼聚糖TPE-NCS；4)稱取0.5g TPE-NCS溶于10mL體積分數為1％的醋酸溶液，得到50mg/mL的熒光標記羧化殼聚糖溶液C；5)配制質量分數為5％的多聚磷酸鈉溶液，將多聚磷酸鈉溶液以溶質質量比為1：5的比例滴加入溶液C中，劇烈攪拌0.5h，離心，去除上清液，加入10mL三蒸水獲得具有聚集誘導發光特性的羧化殼聚糖納米熒光探針。本例制得的TPE-NCS熒光探針TPE標記率為1.35％。實施例3：1)稱取1g羧化殼聚糖(粘均分子量為20萬，乙酰度為10％，羧化度35％)加入到茄形瓶中，分散于10mL DMSO，50℃下溶脹24h，然后向茄形瓶中加入TPEITC，TPEITC與殼聚糖中氨基的摩爾比為10％，反應36h，獲得溶液A并將其倒入250mL燒杯中；2)向溶液A中加入100mL四氫呋喃，攪拌均勻后靜置至溶液分層，去除上清液，離心，所得沉淀物用20mL無水乙醇溶解并超聲分散20min，離心，將沉淀用5mL三蒸水溶解，得到溶液B；3)將溶液B裝入截留分子量為3500的透析袋中并置于三蒸水中透析4天，凍干，獲得熒光標記的羧化殼聚糖TPE-NCS；4)稱取0.5g TPE-NCS溶于10mL體積分數為1％的醋酸溶液，得到50mg/mL的熒光標記羧化殼聚糖溶液C；5)配制質量分數為10％的多聚磷酸鈉溶液，將多聚磷酸鈉本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種具有聚集誘導發光特性的羧化殼聚糖納米熒光探針的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：1)將粘均分子量為1萬?100萬、乙酰度5％?20％、羧化度20％?60％的羧化殼聚糖分散于DMSO中，在50?65℃下溶脹12?48h，再向該溶液中加入TPEITC，TPEITC與殼聚糖中氨基的摩爾比為1％?20％，反應24?48h，獲得溶液A；2)向溶液A中加入四氫呋喃，四氫呋喃與溶液A的體積比為10，攪拌均勻后靜置至溶液分層，去除上清液，離心，所得沉淀物用無水乙醇超聲分散20min，離心，將沉淀用三蒸水溶解，得到溶液B；3)將溶液B裝入截留分子量為3500的透析袋中并置于三蒸水中透析4?5天，凍干，獲得熒光標記的羧化殼聚糖；4)將步驟3)的熒光標記羧化殼聚糖溶于體積分數為1％的醋酸溶液中，得到熒光標記羧化殼聚糖溶液C；5)配制質量分數為1?40％的多聚磷酸鈉溶液，將多聚磷酸鈉溶液以溶質質量比為1：5的比例滴加入溶液C，劇烈攪拌0.5?1h，離心，去除上清液，加入三蒸水，獲得具有聚集誘導發光特性的羧化殼聚糖納米熒光探針。

【技術特征摘要】
1.一種具有聚集誘導發光特性的羧化殼聚糖納米熒光探針的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：1)將粘均分子量為1萬-100萬、乙酰度5％-20％、羧化度20％-60％的羧化殼聚糖分散于DMSO中，在50-65℃下溶脹12-48h，再向該溶液中加入TPEITC，TPEITC與殼聚糖中氨基的摩爾比為1％-20％，反應24-48h，獲得溶液A；2)向溶液A中加入四氫呋喃，四氫呋喃與溶液A的體積比為10，攪拌均勻后靜置至溶液分層，去除上清液，離心，所得沉淀物用無水乙醇超聲分散20min，離心，將沉淀用三蒸水溶解，得到...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王征科，劉亞藍，胡巧玲，唐本忠，
申請(專利權)人：浙江大學，
類型：發明
國別省市：浙江;33