共轭聚电解质及其制备方法和生物应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及生物化学技术领域，具体地，涉及聚共辄电解质及其制备方法和应用。
【背景技术】
[0002] 细胞荧光成像作为生物和药物科学领域里一种高效的探测手段备受关注。通常， 用于细胞成像的荧光物质，应当有良好的水溶性、高亮度、光稳定性和低毒性。在为数众多 的荧光物质中，有机小分子染料、荧光蛋白和量子点等虽然被广泛应用于细胞成像和亚细 胞目标检测，但都存在各自的弊端难以满足成像要求。如，荧光蛋白和有机染料光漂泊明 显，而量子点的细胞毒性成为了它的瓶颈。
[0003] 因而，目前用于细胞成像的荧光物质仍有待改进。
【发明内容】
[0004] 本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的 一个目的在于提出一种水溶性好、亮度高、光稳定性好或者细胞毒性低的共辄聚电解质，该 共辄聚电解质可以有效用于细胞成像或ATP(三磷酸腺苷）半定量检测。
[0005] 本发明是基于发明人的以下发现而完成的：
[0006] 目前常用的有机小分子染料、荧光蛋白和量子点由于漂泊明显，细胞毒性高等各 种原因并不能满足理想的成像要求。共辄聚电解质（CPEs)是在共辄聚合物的骨架基础上， 将侧链修饰链接上水溶性基团，如羧酸根（_C02 )，亚硫酸根（_S03 )，磷酸根（_P032 )，和烷 基氨基（NR3+)等而形成的一类聚合物。发明人发现，共辄骨架赋予其特殊的光物理性质，而 离子侧链则增加其水溶性，其把传统共辄聚合物的光电性质和聚电解质的水溶性特点结合 在一起，显示出一些独特性质，可以在化学生物荧光传感器领域获得多样的应用。另外，由 于共辄聚电解质共辄主链的疏水作用和亲水性离子型官能团间的静电作用，使得它们在溶 液中容易发生构象变化，从而导致光物理性质的变化。经过大量探索和实验，发明人提出了 一种共辄聚电解质，其具有良好的细胞相容性、低毒性和优越的光物理性质，能够有效被应 用于细胞成像或ATP半定量检测。
[0007] 有鉴于此，根据本发明的第一方面，本发明提供了一种共辄聚电解质。根据本发明 的实施例，该共辄聚电解质具有式I所示的化学结构：
[0008]
[0009] 其中，m为2~12的整数，η为10~100的整数，Et为乙基。
[0010] 发明人发现，根据本发明实施例的该共辄聚电解质具有良好的细胞相容性、低毒 性和优越的光物理性质（如亮度高、光稳定性好），并且对ATP响应灵敏，能够有效用于细胞 成像或ATP半定量检测，有效克服了现有焚光物质漂泊、毒性尚等缺点。
[0011] 根据本发明的实施例，m可以为2、6或12。
[0012] 根据本发明的实施例，η可以为20~60的整数。
[0013] 根据本发明的第二方面，本发明提供了一种制备前面所述的共辄聚电解质的方 法。根据本发明的实施例，该方法包括：使式1所示化合物与式2所示化合物接触，得到式 I所示化合物，
[0014]
[0015] 发明人发现，利用该方法能够快速有效地制备获得前面所述的共辄聚电解质，操 作简单、方便，容易控制，反应条件温和，且反应速率较快，目标产物收率较高。
[0016] 根据本发明的实施例，在四三苯基磷钯和碘化亚铜催化剂存在的条件下，使所述 式1所示化合物与所述式2所示化合物接触，得到所述式I所示化合物。
[0017] 根据本发明的实施例，在有机溶剂中使所述式1所示化合物与所述式2所示化合 物接触，所述有机溶剂为四氢呋喃和三乙胺的混合物。
[0018] 根据本发明的实施例，在所述有机溶剂中，所述四氢呋喃和三乙胺的体积比为3 : 1〇
[0019] 根据本发明的实施例，于50~60摄氏度，优选55摄氏度下，使所述式1所示化合 物与所述式2所示化合物接触12~24小时。
[0020] 根据本发明的第三方面，本发明提供了前面所述的共辄聚电解质在细胞成像或 ΑΤΡ半定量检测中的用途。发明人发现，将前面所述的共辄聚电解质与细胞共孵育，该共辄 聚电解质能够很好的包裹在细胞膜上，通过荧光显微镜能够有效使得细胞成像，且光稳定 性好、亮度较高。另外，前面所述的共辄聚电解质对ΑΤΡ响应灵敏，能够准确的反应环境中 ΑΤΡ含量的变化，具体而言，随着ΑΤΡ含量的增加，该共辄聚电解质的荧光强度明显减弱，从 而其可以有效用于ΑΤΡ半定量检测。
[0021] 根据本发明的第四方面，本发明提供了一种细胞成像方法。根据本发明的实施例， 该方法包括：将待观察细胞与前面所述的共辄聚电解质共孵育；将经过共孵育的待观察细 胞置于荧光显微镜下观测。发明人发现，将待观察细胞与前面所述的共辄聚电解质共孵育 后，该共辄聚电解质能够有效包覆于细胞膜表面，在合适的激发光源作用下，可以观察到亮 度较高、且稳定性好的荧光，从而有效使得细胞成像。该方法操作简单、方便快捷，且采用的 共辄聚电解质具有良好的细胞相容性、较低的细胞毒性、和优异的光稳定性。
[0022] 根据本发明的第五方面，本发明提供了一种ΑΤΡ半定量检测方法。根据本发明的 实施例，该方法包括：将细胞与前面所述的共辄聚电解质共孵育，得到第一共孵育体系；检 测第一共孵育体系的荧光强度，得到第一荧光强度值；向第一共孵育体系中加入ATP，并将 所得到的混合体系进行共孵育，得到第二共孵育体系；检测所述第二共孵育体系的荧光强 度，得到第二荧光强度值；基于第一荧光强度值和第二荧光强度值，确定ΑΤΡ半定量检测结 果。发明人发现，前面所述的共辄聚电解质对ΑΤΡ含量变化相应灵敏，随着ΑΤΡ含量的增 加，共辄聚电解质的荧光强度明显降低，通过检测加入ΑΤΡ前后的孵育体系的荧光强度，可 以方便快捷的检测ΑΤΡ的含量变化，确定ΑΤΡ半定量检测结果。
【附图说明】
[0023] 图1显示了根据本发明实施例的式1所示化合物的合成路线图；
[0024] 图2显示了根据本发明实施例的式2所示化合物的合成路线图；
[0025] 图3显示了根据本发明实施例的式4所示化合物、式6所示化合物和式8所示化 合物的氢谱谱图；
[0026] 图4显示了根据本发明实施例的PPET3-N1、PPET3-N2、和PPET3-N3的紫外吸收谱 图和荧光发射谱图；
[0027] 图5显示了根据本发明实施例的ΡΡΕΤ3-Ν2的甲醇/水溶液中加入负电荷物质后 的紫外吸收谱图和荧光发射谱图；
[0028] 图6显示了根据本发明实施例的ΡΡΕΤ3-Ν2的甲醇/水溶液中加入负电荷物质后 在白光和紫外光下的照片；
[0029] 图7显示了根据本发明实施例的ΡΡΕΤ3-Ν2滴定实验的检测结果图；
[0030] 图8显示了根据本发明实施例的细胞毒性检测结果图；
[0031] 图9显示了根据本发明实施例的HeLa细胞与ΡΡΕΤ3-Ν1，ΡΡΕΤ3-Ν2，ΡΡΕΤ3-Ν3共孵 育后的共聚焦显微照片；
[0032] 图10显示了根据本发明实施例的HeLa细胞与ΡΡΕΤ3-Ν2共孵育后加入不同浓度 的ATP、在不同时间点的共聚焦显微照片；
[0033] 图11显示了根据本发明实施例的HeLa细胞与PPET3-N2共孵育后加入不同浓度 的ATP、在不同时间点的HeLa细胞表面的荧光强度变化。
【具体实施方式】
[0034] 下面详细描述本发明的实施例。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发 明，而不能理解为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文 献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均 为可以通过市购获得的常规产品。
[0035] 根据本发明的第一方面，本发明提供了一种共辄聚电解质。根据本发明的实施例， 该共辄聚电解质具有式I所示的化学结构：
[0036]
[0037