离子传感器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及新的共聚物和使用该新的共聚物的多价金属离子检测用设备。
【背景技术】
[0002] 钙在生物体内作为骨质的成分而存在，此外，对肌肉收缩、神经兴奋的传导、激活 酶、激素分泌等发挥重要作用，具体而言，作为细胞的渗透压调节、与Na、K离子的拮抗作用、 肌肉和神经的兴奋性的调节、神经刺激传递、血液凝固、酶活性的活化因子发挥作用。因此， 实时测定生物体内的钙离子的分布、变化对疾病的发现、治疗过程、生理功能的研究等尤为 重要。细胞外的钙离子浓度为1~2mM，另一方面，细胞内的钙离子浓度为细胞外的10000分 之1，即50~ΙΟΟηΜ。
[0003] 作为这样的钙离子的传感器，例如报告了具有二元醇醚二胺四乙酸(EGTA)骨架的 化合物(Fura-2)(非专利文献1)。然而，由于该传感器的pKa大约为6~10时耦合常数大，所 以虽然能够检测nM数量级的钙离子浓度，但无法检测细胞外的钙离子浓度。另外，细胞外钙 浓度下仅具有不可逆的传感检测性能，很难与设备一体化，仅在细胞内的in vitro(体外） 成像使用。
[0004] 先行技术文献
[0005] 非专利文献
[0006] 非专利文献l:J.Biol.Chem. ,1985,260,3440
【发明内容】
[0007]本发明的课题在于提供一种用作可进行可逆的传感检测且可设备化的钙等的多 价金属离子传感器的化合物和使用该化合物的离子传感器。
[0008] 因此，本发明人着眼于以聚丙烯酸为代表的在侧链具有羧基的聚合物，制造在该 聚合物的一部分导入了具有聚集诱导发光能力的化合物而成的共聚物，并对各种金属离子 传感检测效果进行研究，结果发现，该共聚物如果与钙离子等多价金属离子键合，则产生基 于聚集诱导发光化合物的荧光，并且该荧光具有可逆性;还发现该共聚物能够固定化于固 体基材等而能够设备化，从而完成了本发明。
[0009] 即，本发明提供〔1〕~〔15〕的技术方案。
[0010] 〔1〕一种共聚物，具有重复单元(A)和重复单元(B)，所述重复单元(A)在侧链具有 羧基，所述重复单元(B)在侧链具有羧酸酯基，所述羧酸酯基具有显示聚集诱导发光能力的 酯残基。
[0011] 〔2〕根据〔1〕记载的共聚物，重复单元(A)是源于选自丙烯酸、甲基丙烯酸及苯乙烯 羧酸的单体的重复单元。
[0012] 〔3〕根据〔1〕或〔2〕记载的共聚物，重复单元(B)是源于如下单体的重复单元，所述 单体选自具有源于下式（1)或（2)所示的化合物的酯残基的、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯及苯 乙烯羧酸酯。
[0014](式（1)中，R1可以相同或不同，表示可以具有取代基的芳香族烃基或可以具有取 代基的芳香族杂环基，E1表示硅原子或锗原子，A1和B1可以相同或不同，表示烃基，η表示1~ 4的整数）
[0016](式(2)中，R2和R3相同或不同，表示可以具有取代基的芳香族烃基或可以具有取代 基的芳香族杂环基，A2和B2相同或不同，表示氢原子、可以具有取代基的烃基、或者可以具有 取代基的芳香族杂环基。）
[0017] 〔4〕根据〔3〕记载的共聚物，式（1)或者⑵表示的化合物为可以在苯基上取代1~5 个亲水性基团的1-甲基-1，2，3，4，5-五苯基噻咯、2，3，4，5-四苯基-1，1-二甲基噻咯或四苯 乙烯。
[0018] 〔5〕根据〔1〕~〔4〕中任一项所述的共聚物，重复单元(A)与重复单元(B)的摩尔比 (Α/Β)为4~1000。
[0019] 〔6〕根据〔1〕~〔5〕中任一项所述的共聚物，数均分子量为10000~1000000。
[0020] 〔7〕根据〔1〕~〔6〕中任一项所述的共聚物，为多价金属离子荧光检测用共聚物。
[0021] 〔8〕根据〔1〕~〔7〕中任一项记载的共聚物，进一步具有源于多官能性单体的重复 单元(C)。
[0022] 〔9〕根据〔8〕记载的共聚物，含有0.1~10摩尔％的重复单元(C)。
[0023] 〔10〕根据〔8〕或〔9〕记载的共聚物，重复单元(C)是源于具有2个以上的聚合性乙烯 基的单体的重复单元。
[0024] 〔11〕一种多价金属离子检测用设备，具有〔1〕~〔10〕中任一项所述的共聚物。
[0025] 〔12〕根据〔11〕记载的多价金属离子检测用设备，在固体基材上将〔1〕~〔10〕中任 一项所述的共聚物固定化。
[0026] 〔13〕根据〔12〕记载的多价金属离子检测用设备，在固体基材上将〔1〕~〔10〕中任 一项所述的共聚物的固定化方法是基于固体基材与上述共聚物的共价键进行的方法。
[0027] 〔14〕一种试样中的多价金属离子浓度的定量法，其特征在于，使试样与〔1〕~〔13〕 中任一项所述的设备接触，测定荧光强度。
[0028] 〔15〕一种化合物，由下式(3)表示。
[0030](式(3)中，R4表示氢原子或甲基，R5表示直接键合、碳原子数1~8的亚烷基或亚苯 基，X表示源于下式（1)或(2)所示的化合物的基团。）
[0032] [化 4]
[0033] (式（1)中，R1可以相同或不同，表示可以具有取代基的芳香族烃基或可以具有取 代基的芳香族杂环基，E 1表示硅原子或锗原子，A1和B1可以相同或不同，表示烃基，η表示1~ 4的整数。）
[0035] (式(2)中，R2和R3相同或不同，表示可以具有取代基的芳香族烃基或可以具有取代 基的芳香族杂环基，A 2和B2相同或不同，表示氢原子、可以具有取代基的烃基、或者可以具有 取代基的芳香族杂环基。）
[0036] 如果使用本发明的共聚物，能够以高灵敏度检测以钙离子为代表的多价金属离 子，其检测性(发光性)可逆。另外，本发明的共聚物易于固定化于树脂性基材等。因此，如果 使用本发明的共聚物，则可制备以钙离子为代表的多价金属离子检测用设备。
【附图说明】
[0037]图1表示甲醇/水混合溶剂中的口〇17-1〇.〇5的焚光光谱（1〇11^凡，激发光=30711111，以 下相同）。
[0038]图2表示poly-lo. 〇5相对于Ca2+浓度的荧光强度。
[0039]图3表示Po Iy-I 〇. Q5相对于Na+、K+、Mg2+、Ca2+浓度的荧光强度变化。
[0040]图4表示poly-lo. 〇5相对于各种多价金属离子的Ca2+传感检测性能。
[0041 ] 图5表示Na+、Mg2+的存在下的poly-lo.05的Ca2+传感检测性能。
[0042]图6表示EDTA相对于poly-lo.05的Ca2+传感检测性能的效果。
[0043] 图7表示基于poly-1的组成变化的Ca2+传感检测性能的变化。
[0044] 图8表示基于poly-1的组成变化的Ca2+传感检测性能的变化。
[0045] 图9表示口〇1}^-1().2()与口〇17-1().()5的甲醇/水=8/2中的〇32+传感检测性能。
[0046]图 10 表示 poly-lo.05 的（a)5mg/L、（b)10mg/L、（c)50mg/L 时的荧光强度变化。
[0047]图 11表示 poly-lo.05 的（a)5mg/L、（b)10mg/L、（c)50mg/L 时的焚光强度变化。
[0048]图12表示Et3N和TFA的添加相对于poly-lo.os的钙传感检测性能的效果。
[0049]图13表示基于gel-Ι的组成变化的Ca2+传感检测性能。
[0050] 图14表示gel-lo.015的Ca2+的可逆性。
[0051]图15表示凝胶的荧光量子收率与Ca2+传感检测性能的关系。
[0052]图16表示Hepes缓冲液:H2O = 50:50溶液中的凝胶的Ca2+传感检测性能。
[0053] 图17表示钙浓度的变化与荧光量子收率的重现性。
[0054] 图18表示在软性基板上与0LED、0PV组合的柔性传感器的结构简图。
[0055] 图19表示口〇1}^-1().()5、口〇15^1-匪62的112〇/]/[60!1=1/1中（浓度1011^凡）的标准化的吸 收、荧光光谱。
[0056] 图20表不卩〇15^-1-匪62的0、1、5或1〇111]\1(1〇11^八，2931(，]\^0!1/'\￥&七6『=1/1中，人 (^ = 341nm)时的CaCl2传感检测性能(FL光谱）。
【具体实施方式】
[0057] 本发明的共聚物至少具有重复单元(A)和重复单元(B)，所述重复单元(A)在侧链 具有羧基，所述重复单元(B)在侧链具有羧酸酯基，所述羧酸酯基具有显示聚集诱导发光能 力的酯残基。
[0058]作为重复单元(A)只在侧链具有羧基(-C00H)，主链没有特别限定，但优选为基于 自由基聚合的主链。作为这样的主链，优选为式(4)表示的主链。
[0060](式(4)中，R4表示氢原子或甲基。）
[0061]另外，主链与羧基之间可以直接键合，也可以是隔着碳原子数1~8的亚烷基、亚苯 基等二价的烃基，但更优选为直接键合。
[0062]作为重复单元(A)的具体例，优选源于丙烯酸、甲基丙烯酸、苯乙烯羧酸等单体的 重复单元，进一步优选为式(5)表示的重复单元。
[0064](式(5)中，R4表示氢原子或甲基，R5表示直接键合、碳原子数1~8的亚烷基或亚苯 基。）
[0065]重复单元(B)在侧链具有羧酸酯基，所述羧酸酯基具有显示聚集诱导发光能力的 酯残基。
[0066]作为显示聚集诱导发光能力的酯残基，可举出源于下式（1)或(2)表示的化合物的 基团。
[0068](式（1)中，R1可以相同或不同，表示可以具有取代基的芳香族烃基或可以具有取 代基的芳香族杂环基，E1表示硅原子或锗原子，A1和B1可以相同或不同，表示烃基，η表示1~ 4的整数。）
[0070] (式(2)中，R2和R3相同或不同，表示可以具有取代基的芳香族烃基或可以具有取代 基的芳香族杂环基，A 2和B2相同或不同，表示氢原子、可以具有取代基的烃基、或者可以具有 取代基的芳香族杂环基。）
[0071] 作为R1A2和R3表示的芳香族烃基，可举出碳原子数6~14的芳香族烃基，具体而 言，可举出苯基、萘基、联苯基。另外，作为芳香族杂环基，优选为具有1~3个的氮原子、氧原 子或硫原子的芳香族杂环基，可举出吡咯基、咪唑基、吡啶基、嘧啶基、噻吩基、噻唑基等。作 为在这些芳香族烃基或芳香族杂环基中进行取代的基团，优选为亲水性基团，更优选1~5 个选自羟基、氨基、烷基氨基、二烷基氨基、磺基、硫醇基、聚氧乙烯基、聚氧丙烯基和亚磺酰 基中的基团。在此，作为烷基氨基、二烷基氨基，优选为C 1-C6烷基氨基、二(C1-C6烷基)氨 基。
[0072] R1、R2和R3的优选例为可以具有上述1~5个的亲水性取代基的苯基。
[0073] 作为A1和B1表示烃基，优选为碳原子数1~6的烷基、芳香族烃基。在此，作为烷基， 具体而言，可举出甲基、乙基、正丙基、正丁基、异丙基等。作为芳香族烃基，优选与上述R 1、 R2、R3同样的芳香族烃基，特别优选可以具有1~5个的亲水性取代基的苯基。
[0074] 作为A2和B2表示的烃基、芳香族杂环基，优选作为上述R\R2和R 3表示的芳香族烃基 或芳香族杂环基。另外，在这些烃基或杂环基中可进行取代的基团，优选为亲水性基团，更 优选为1~5个选自羟基、氣基、烷基氣基、^ 烷基氣基、横基、硫醇基、聚氧乙烯基、聚氧丙稀 基和亚磺酰基中的基团。在此，作为烷基氨基、二烷基氨基，优选为&~〇5烷基氨基、二(&~ C6烷基)氨基。
[0075] A2和B2的优选例为可以具有上述1~5个的亲水性基团的苯基。
[0076] 11特别优选为4。
[0077]式（1)表示的化合物的特别优选例为可以在苯基上取代上述1~5个的亲水性基团 的2,3,4,5_四苯基-1，1-二甲基噻咯或1-甲基-1，2,3,4,5-五苯基噻咯(TPS)。式(2)表示的 化合物的特别优选例为可以在苯基上取代有上述1~5个的亲水性基团的四苯乙烯(TPE)。 [0078]只在重复单元(B)的侧链具有上述的羧酸酯基，主链没有特别限定，但优选为基于 自由基聚合的主链。作为这样的主链，优选式(6)表示的主链。
[0080](式(6)中，R4表示氢原子或甲基。）
[0081]另外，主链与羧酸酯基之间可以直接键合，也可以隔着碳原子数1~8的亚烷基、亚 苯基等二价的烃基，但更优选为直接键合。
[0082]作为重复单元(B)的具体例，优选源于丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、苯乙