可聚合近红外荧光染料单体及其制备方法、用图
【技术领域】
[0001]本发明属于本发明属于有机化合物和高分子材料的技术领域，具体涉及一类新型 单体，即NFM及其合成的近红外荧光功能染料单体。
【背景技术】
[0002] 近红外荧光成像是目前光化学分子成像领域研究的热点，以合适的荧光探针标记 细胞、组织和器官等，用特定波长的红光激发荧光染料，发出近红外荧光，应用近红外荧光 成像设备进行检测，即可直接检测生物体内发生的生理过程和病理状态。近红外（650 -900 nm)染料在化学生物学中的应用前景广泛，因为其对生物的光损伤最小，可以探查深层 组织，并可将背景自发荧光的影响最小化。
[0003] 传统的有机NIR染料，由于发展的较早，所以易获得，成本低，物理/化学性质研究 的比较透彻，所以是目前这一领域应用的最为广泛的一类NIR荧光材料。但该类探针也存在 许多明显的缺点，比如弱亲水性，静电复印性，低量子产率，生物系统不稳定性和低探测敏 感性等等，这些都直接影响着它们在生物研究中的应用。最近进行的设计策略已经克服了 一些传统近红外有机试剂的限制，比如通过将这些近红外染料封装成纳米颗粒或者和特定 的配体结合，尽管这些纳米粒子是一个好的平台，可以进行特定的成像和癌症治疗的多功 能探测，但它仍然只是处于早起的临床应用。大范围生产和无毒的良好的生物相容性的困 难，网状内皮组织系统的滞后的影响和单核吞噬细胞系统，由于在这些方面的困难，胶囊染 料纳米粒子在纳米药物方面的运用仅限于细胞和实验动物层面。本发明合成的单体可以通 过聚合或者与其他结构通过化学键结合，再形成多功能结构发明有新的应用。例如在体内 荧光成像，用于肿瘤的治疗等。
[0004]
【发明内容】
[0005] 要解决的技术问题:本发明的目的在于提供可聚合近红外荧光染料单体及其制备 方法、用途，即可直接检测生物体内发生的生理过程和病理状态，在体内荧光成像，应用于 肿瘤治疗等。
[0006] 技术方案:针对上述问题，本发明公开了可聚合近红外荧光染料单体，所述的单体 的化学结构式如下：
[0007] -种可聚合近红外荧光染料单体的制备方法，制备方法包括下述步骤： 以氟硼荧光染料、甲基丙烯酰氯和三乙胺按摩尔比1:2:3投料，以无水四氢呋喃为溶 剂，在温度为0_30°C的条件下将三乙胺与氟硼荧光染料搅拌，再将四氢呋喃稀释过的甲基 丙烯酰氯滴加到混合溶剂中，滴加完毕后，常温继续搅拌反应4-10 h;通过200-300目的硅 胶柱，再用体积比为1:8的乙酸乙酯和石油醚混合液进行洗脱，收集洗脱液后减压蒸馏，得 到近红外荧光功能染料单体NFM。
[0008] 所述的可聚合近红外荧光染料单体，所述的单体在溶剂为四氢呋喃，浓度为5 yg ml/1的情况下，紫外吸收峰为649 nm，其焚光光谱的最强激发峰的波长为649.5 nm，最强的 发射波长在697 nm〇
[0009] 优选的，所述的一种可聚合近红外荧光染料单体的制备方法，所述的温度为0-5 Γ。
[0010]优选的，所述的一种可聚合近红外荧光染料单体的制备方法，所述的温度为滴加 完毕后，常温继续搅拌反应5h。
[0011] -种可聚合近红外荧光染料单体的用途，是以染料单体为反应物，与大分子链转 移剂聚甲基丙烯酸聚乙二醇单甲醚酯和疏水性单体2 -(4 _(十二烷氧基）苯基）1，3二恶 烷-甲基丙烯酸(DBAM)进行可逆加成断裂转移自由基聚合，制备近红外荧光功能染料的聚 合物进行荧光成像。
[0012] 有益效果： 该合成方法利用甲基丙烯酰氯的亲核反应，合成步骤简单，通过后处理柱层析，就可得 到产率较高较纯净的近红外荧光单体，借助较成熟的聚合技术，使该近红外荧光单体能在 生物体内荧光成像方面具有较大的应用，对于肿瘤的治疗成像也有很大的应用前景。
【附图说明】
[0013]图1是本发明的近红外荧光染料单体N頂的氢核磁谱图； 图2是本发明的近红外荧光染料单体N頂的紫外荧光图； 图3为DDP的合成路线； 图4为PPEGMA与DDP的GPC流出曲线； 图5为编号a和b是DDP在Hela细胞中的成像，编号c是D0X的成像； 图6为编号a和b是DDP在V79细胞中的成像，编号c和d是在KB细胞中的成像； 图7为DDP在小鼠体内不同时间点的成像情况。
[0014]
【具体实施方式】
[0015] 下面结合附图及实施案例对本发明作进一步描述。下文中的描述仅为本发明的优 选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改 和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本 发明的保护范围。
[0016]化学试剂： 甲基丙稀酸聚乙二醇单甲醚酯(PEGMA, Μη = 500 g mol-1)购于Aldrich公司；偶氮 二异庚腈(AIBN)，AR;四氢呋喃，AR;二氯甲烷，AR;三乙胺，AR;1，4-二氧六环，AR都购于中国 医药（集团）上海化学试剂公司；阿霉素盐酸盐(D0X，HC1)购于BBI生命科学公司。透析袋 (截留分子量Mw=3500)购于美国Biosharp公司。甲基丙稀酰氯(95%)购于Aladdin公司。2 -(4 -(十二烷氧基)苯基)1，3二恶烷-甲基丙烯酸(DBAM)，二硫代-1-萘甲酸异丁氰酯 (CPDN)和氟硼荧光染料都依据文献合成。
[0017] 测试仪器及条件： 凝胶渗透色谱仪：日本东曹公司（T0S0H)HLC-8320型GPC;测试条件：Tskgel Super MultiporeHZ-N(4.6*150)两柱联用，示差检测器，流动相为四氢呋喃(0.35 mL mirT1)，柱温 40。。， 核磁共振:Bruker 300MHz核磁仪，以（CD3)2S0.为溶剂测定； 紫外可见分光光度计:岛津UV-2600紫外可见分光光度计。
[0018] 荧光分光光度计:HITACHI F-2500荧光分光光度计，激发和发射的狭缝宽为10.0 和10.0 nm。
[0019] 实施例1 将化合物氟硼荧染料105 mg，三乙胺84 yL加到20 mL无水四氢呋喃中搅拌混合，在冰 水浴的条件下慢慢滴加1 mL无水四氢呋喃稀释的39 yL的甲基丙烯酰氯。1 h之后撤去冰 水浴，在室温的条件下继续搅拌5 h。然后真空旋转蒸馏除去溶剂，二氯甲烷溶解固体后用 饱和食盐水和蒸馏水洗涤，再用无水硫酸钠干燥，减压蒸馏除尽溶剂，通过200-300目的硅 胶柱，再用体积比为1:8的乙酸乙酯和石油醚混合液进行洗脱，收集洗脱液后减压蒸馏，得 到近红外荧光功能染料单体NFM。由图3所示，单体在溶剂为四氢呋喃，浓度为5 yg ml/1的情 况下，紫外吸收峰（图3中的实线)为649 nm，其焚光光谱的最强激发峰的波长为649.5 nm， 最强的发射波长在697 nm(图3中的虚横线）。
[0020] 实施例2 近红外荧光单体的应用 大分子链转移剂PPEGMA由聚（乙二醇）甲基丙烯酰氯(PEGMA )进行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，4-二氧六环作为溶剂，除氧后60 °C搅拌反应5 h。再用 大量冰乙醚沉淀，离心（10,000 rpm，13 min)得到PPEGMA(Mn = 20900 g/mol。再以PPEGMA (209 mg, 0.010 mol)为大分子链转移剂，加入所合成的单体NFM (6.5 mg, 0.011 mmol) 和疏水性单体DBAM (69.1 mg, 0.159 mmol),再加入AIBN (0.82 mg, 0.005 mmol)和 1 1^的1，4-二氧六环<€搅拌反应11.75 11，用大量正己烧沉淀之后，再离心（10,000印111，13 min)得到聚合物DDP，分子量Μη = 27700 g/mol。
[0021]将聚合物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，搅拌10 h后装入透析袋中透析48 h，之后冷冻干燥除去水，得到的胶束冷冻 保存。培养了三种细胞进行成像，分别是人宫颈癌细胞(Hela)、中国仓鼠肺细胞(V79)和人 口腔上皮癌细胞(KB)。胶束中加入二次水，配成70 yg ml/1，并分别加入到培养的细胞中，用 共聚焦显微镜进行荧光成像观察图5和图6。其中细胞核用Hoechst 33324染色，呈蓝色，在 图中第一列，激发光谱405 nm，发射光谱在435-480 nnuDOX在绿色通道，在图中第二列，激 发光谱488 nm，发射光谱在520-600 nnuDDP在红色通道，在图中第三列，激发光谱640 nm， 发射光谱在700-800 nm。随着时间的增长，细胞的成像越清晰，D0X在细胞的红色通道中不 能成像，意味着红色通道的成像正是聚合物的成像。在癌细胞较正常细胞成像清晰，这是因 为癌细胞的酸性环境使得胶束解离。
[0022] 将培养4-6周的小鼠的右后腿上种上Hela癌细胞，等长到2至5 mm时，将8 mg ml/1 的胶束从尾部静脉注射200 yL，然后用活体荧光体内成像系统观测小鼠，结果如图7。以630 nm为激发，发射光谱为710 nm，聚合物先聚集在肝脏部位，然后进入肺等呼吸系统，在注射8 h后，可清晰的观察到肿瘤部位的荧光成像。
【主权项】
1. 可聚合近红外荧光染料单体，其特征在于，所述的单体的化学结构式如下：2. -种可聚合近红外荧光染料单体的制备方法，其特征在于制备方法包括下述步骤： 以氟硼荧光染料、甲基丙烯酰氯和三乙胺按摩尔比1:2:3投料，以无水四氢呋喃为溶 剂，在温度为0_30°C的条件下将三乙胺与氟硼荧光染料搅拌，再将四氢呋喃稀释过的甲基 丙烯酰氯滴加到混合溶剂中，滴加完毕后，常温继续搅拌反应4-10 h;通过200-300目的硅 胶柱，再用体积比为1:8的乙酸乙酯和石油醚混合液进行洗脱，收集洗脱液后减压蒸馏，得 到近红外荧光功能染料单体NFM。3. 权利要求1的所述的可聚合近红外荧光染料单体，其特征在于所述的单体在溶剂为 四氢咲喃，浓度为5 yg ml/1的情况下，紫外吸收峰为649 nm，其焚光光谱的最强激发峰的波 长为649.5 nm，最强的发射波长在697 nm〇4. 根据权利要求2所述的一种可聚合近红外荧光染料单体的制备方法，其特征在于所 述的温度为0-5 °C。5. 根据权利要求2所述的一种可聚合近红外荧光染料单体的制备方法，其特征在于所 述的温度滴加完毕后，常温继续搅拌反应5h。6. -种可聚合近红外荧光染料单体的用途，是以染料单体为反应物，与大分子链转移 剂聚甲基丙烯酸聚乙二醇单甲醚酯和疏水性单体2 -(4 -(十二烷氧基)苯基）1，3二恶烷-甲基丙烯酸进行可逆加成断裂转移自由基聚合，制备近红外荧光功能染料的聚合物进行荧 光成像。
【专利摘要】本发明公开了一种可聚合关于近红外（NIR）荧光染料单体及其制备方法、用途。所述的近红外功能荧光染料单体为(NFM)是以氟硼荧光染料先与甲基丙烯酰氯反应，再经过提纯合成得到的。本发明所合成的新的NIR荧光单体，为近红外荧光聚合物的可控合成及应用提供了新方法，在生物体内近红外荧光成像方面具有广阔的应用前景。
【IPC分类】C09K11/06, C08F220/04, C08F283/06, A61P35/00, C08F230/06, A61K49/00, C09B23/06
【公开号】CN105602276
【申请号】CN201610063955
【发明人】程振平, 陈利, 刘晓东, 张丽芬, 朱秀林
【申请人】苏州大学
【公开日】2016年5月25日
【申请日】2016年1月30日