一種比率式納米球傳感器及其制備方法與應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及化學(xué)傳感器，更具體地，設(shè)及一種氧氣傳感器及其構(gòu)筑方法與應(yīng)用，屬 于光學(xué)傳感器技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 氧氣與生物體的生命活動密切相關(guān)。臨床已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，低氧與腫瘤生長，風(fēng)濕性關(guān)節(jié) 炎等疾病密切相關(guān)。因此通過檢測氧氣在人體內(nèi)各個組織的分布和含量情況，能夠了解人 體的生命活動狀況，對于疾病預(yù)防、臨床治療和新藥開發(fā)具有重要的作用。
[0003] 而基于憐光巧滅的比率式氧氣傳感器W其自身的獨(dú)特優(yōu)勢備受青睞，傳感器進(jìn)入 細(xì)胞內(nèi)，與細(xì)胞內(nèi)的溶解氧作用后，憐光強(qiáng)度會發(fā)生明顯變化，借助于激光共聚焦顯微鏡成 像技術(shù)，就可W實(shí)現(xiàn)細(xì)胞內(nèi)氧氣含量和分布的可視化檢測。近年來一些比率式光學(xué)氧氣傳 感器相繼報道，但是仍然存在某些不足，例如，有機(jī)小分子的水溶性較差，高分子聚合物難 W降解，量子點(diǎn)的毒性等都限制了它們在生物體中的廣泛應(yīng)用。因此現(xiàn)階段亟需發(fā)展一種 易于降解、生物兼容性好的氧氣傳感器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明第一個目的是提供一種降解、生物兼容性好的氧氣傳感器。
[0005] 本發(fā)明第二個目的是提供一種氧氣傳感器的制備方法。
[0006] 本發(fā)明第=個目的是提供一種氧氣傳感器的應(yīng)用。
[0007] 為實(shí)現(xiàn)第一個目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：
[0008] 一種比率式納米球傳感器，該納米球傳感器具有式（I)的結(jié)構(gòu)，
CN105115953A 說明書 2/6 頁
[0013] 具有式（II)結(jié)構(gòu)的憐光分子5, 10, 15-S苯基-20-[4-(2-脈基-4[1田-喀晚酬） 苯基]化嘟鈕和具有式（IV)結(jié)構(gòu)的巧光分子氣化棚二[4-(2-脈基-4[1田-喀晚酬）]苯 甲酯甲燒及具有式（III)結(jié)構(gòu)的骨架分子9,10-二[4-(2-脈基-4[1田-喀晚酬）苯]蔥 通過氨鍵鍵合為具有式（I)結(jié)構(gòu)的比率式納米球傳感器。
[0014] 為實(shí)現(xiàn)第二個目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0015] 一種比率式納米球傳感器的制備方法，包括W下步驟：
[0016] 將具有式（III)結(jié)構(gòu)的骨架分子9,10-二[4-(2-脈基-4[1田-喀晚酬）苯]蔥、 具有式（II)結(jié)構(gòu)的憐光分子5, 10, 15-S苯基-20-[4-(2-脈基-4[1田-喀晚酬）苯基] 化嘟鈕和具有式（IV)結(jié)構(gòu)的巧光分子氣化棚二[4-(2-脈基-4[1田-喀晚酬）]苯甲酯甲 燒混合溶解到氯仿中，將其注入到含有表面活性劑的水中，超聲得到均勻分散的微乳液，靜 置老化過夜，離屯、得到固體即為比率式納米球傳感器。
[0017] 優(yōu)選地，所述方法進(jìn)一步包括洗涂所述固體，具體地，將所述固體分散到蒸饋水 中，然后離屯、得到固體。優(yōu)選地，洗涂次數(shù)為=次。
[0018] 所述表面活性劑為十六烷基S甲基漠化錠或普流羅尼F-127,其中普流羅尼 F-127屬于高分子非離子型表面活性劑。
[001引具有式（II)結(jié)構(gòu)的憐光分子5, 10, 15-S苯基-20-[4-(2-脈基-4[1田-喀晚 酬）苯基]化嘟鈕的合成方法為：
[0020] 合成具有式（A)結(jié)構(gòu)的化合物5, 10, 15-S苯基-20-(4-徑基苯基）化嘟；
[0021] 合成具有式度）結(jié)構(gòu)的化合物5, 10, 15-S苯基-20-(4-徑基苯基）化嘟鈕；
[0022] 合成具有式（C)結(jié)構(gòu)的化合物5, 10, 15-S苯基-20-(4-丙烘氧基苯基）化嘟鈕；
[0023] 將化合物5, 10, 15-S苯基-20-(4-丙烘氧基苯基）化嘟鈕、四重氨鍵的前驅(qū)體和 安息香二乙酸溶解于1，2-二氯乙燒中，將混合溶液置于核磁管中，通惰性氣體除盡核磁管 中的空氣，用500W高壓隸燈光照3-化。反應(yīng)完畢后經(jīng)柱層析提純，得到具有式（II)結(jié)構(gòu) 的5, 10, 15-S苯基-20-[4-(2-脈基-4[1田-喀晚酬）苯基]化嘟鈕。
[0025] 所述惰性氣體為氮?dú)?、氣氣和氮?dú)庵械囊环N或多種。
[0026] 四重氨鍵的前驅(qū)體2-脈基-4-喀晚酬的合成參照文獻(xiàn)化enk M. Keizer,化nt F*. Sijbesma,E.W.Mei jer.化1\J.Org.Qiem.2004, 2553_255f5)。
[0027] 具體地，具有式（A)結(jié)構(gòu)的化合物5, 10, 15-S苯基-20-(4-徑基苯基）化嘟的 合成方法為：稱取對徑基苯甲醒及苯甲醒，加入到丙酸中，當(dāng)對徑基苯甲醒及苯甲醒全部溶 解，在其中加入化咯的丙酸溶液，回流反應(yīng)后靜置冷卻至室溫，后在冰浴中加入無水甲醇， 析出沉淀，抽濾，用大量甲醇洗涂濾餅，待濾餅抽干，真空干燥，柱層析得到具有式（A)結(jié)構(gòu) 的化合物5, 10, 15-=苯基-20-(4-徑基苯基）化嘟。
[002引具體地，合成具有式度）結(jié)構(gòu)的化合物5, 10, 15-S苯基-20-(4-徑基苯基）化嘟 鈕的合成方法為：將5, 10, 15-S苯基-20-(4-徑基苯基）化嘟溶于N，N-二甲基甲酯胺， 加入氯化鈕，回流反應(yīng)，冷卻過濾，在濾液中加入大量水使產(chǎn)物沉淀，經(jīng)過濾（應(yīng)該先過濾 吧）、水洗、干燥、柱層析得到具有式度）結(jié)構(gòu)的5, 10, 15-S苯基-20-(4-徑基苯基）化嘟 鈕。
[0029] 具體地，合成具有式似結(jié)構(gòu)的化合物5, 10, 15-S苯基-20-(4-丙烘氧基苯基） 化嘟鈕的合成方法為：將5, 10, 15-S苯基-20-(4-徑基苯基）化嘟鈕溶解于N，N-二甲基 甲酯胺，加入丙烘漠和過量碳酸鐘，升溫攬拌過夜，反應(yīng)完畢后冷卻至室溫，用飽和食鹽水 和二氯甲燒萃取，合并有機(jī)相，用飽和食鹽水洗涂，無水硫酸鋼干燥，減壓蒸干溶劑，柱層析 分離后得到具有式（C)結(jié)構(gòu)的5, 10, 15-S苯基-20-(4-丙烘氧基苯基）化嘟鈕。
[0030] 其中，式（IV)所示的巧光分子氣化棚二[4-(2-脈基-4[1田-喀晚酬）]苯甲酯 甲燒的合成方法為：將氣化棚二（4-丙締氧基）苯甲酯甲燒，四重氨鍵的前驅(qū)體和安息香二 乙酸溶解于1，2-二氯乙燒中，將混合溶液置于核磁管中，用500W高壓隸燈光照3-5h。反應(yīng) 完畢后柱層析提純，得到具有式（IV)結(jié)構(gòu)的氣化棚二[4-(2-脈基-4[1田-喀晚酬）]苯 甲酯甲燒。
[0031] 具有式（III)結(jié)構(gòu)的骨架分子9,10-二[4-(2-脈基-4[1田-喀晚酬）苯] 蔥的合成可參考相關(guān)文獻(xiàn)，如化i-QingPeng,Jiang-FeiXu,化-ZheQien.Qiem. Commoun. 2014, 50, 1334-1337。
[0032] 本發(fā)明的比率式納米球傳感器的構(gòu)筑是基于四重氨鍵組裝的超分子。
[0033] 為實(shí)現(xiàn)第=個目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0034] 本發(fā)明的比率式納米球傳感器可用于檢測細(xì)胞或組織中的溶解氧氣。
[0035] 本發(fā)明的有益效果如下：
[0036] 本發(fā)明所提供的納米球傳感器是基于四重氨鍵組裝的超分子聚合物，其具有水溶 性，所用結(jié)構(gòu)單元為有機(jī)小分子，利用分子之間的四重氨鍵將憐光分子和巧光分子進(jìn)行有 效組裝，傳感器不僅對氧氣高度響應(yīng)，而且具有易降解、易調(diào)控的特點(diǎn)，運(yùn)種氧氣傳感器在 生物成像方面具有良好的應(yīng)用價值。
【附圖說明】
[0037] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0038] 圖1示出巧光分子的巧光發(fā)射光譜。
[0039] 圖2示出憐光分子在空氣和氮?dú)庵械膽z光發(fā)射光譜
[0040] 圖3示出比率式納米球傳感器的掃描電子顯微鏡。
[0041] 圖4示出比率式納米球傳感器的透射電子顯微鏡。
[0042] 圖5示出比率式納米球傳感器的動態(tài)光散射結(jié)果圖。
[0043] 圖6示出比率式納米球傳感器的紫外吸收光譜。
[0044] 圖7示出比率式納米球傳感器的發(fā)光光譜。
[0045] 圖8示出比率式納米球傳感器的憐光發(fā)射強(qiáng)度與巧光發(fā)射強(qiáng)度的比值對氧氣濃 度的線性模擬，其中町2為氮?dú)鈼l件下的憐光發(fā)射強(qiáng)度與巧光發(fā)射強(qiáng)度的比值，R1為不同氧 氣濃度下的憐光發(fā)射強(qiáng)度與巧光發(fā)射強(qiáng)度的比值，町2/R1為町2和R1的比值。
[0046] 圖9示出比率式納米球傳感器在空氣、氮?dú)夂脱鯕夥諊械膽z光衰減曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0047] 為了更清楚地說明本發(fā)明，下面結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例和附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的說 明。附圖中相似的部件W相同的附圖標(biāo)記進(jìn)行表示。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，下面所具 體描述的內(nèi)容是說明性的而非限制性的，不應(yīng)W此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[004引 實(shí)施例1
[0049] (1)具有式（II)結(jié)構(gòu)的憐光分子5, 10, 15-S苯基-20-[4-(2-脈基-4[1田-喀 晚酬）苯基]化嘟鈕的合成：
[0050] ①在容量為1L的S口瓶中加入250血丙酸，W每分鐘6°C升溫至50°C，攬拌狀態(tài) 下加入4g對徑基苯甲醒（32. 8mmol)及10. 4g苯甲醒巧8mmol)，當(dāng)對徑基苯甲醒和苯甲醒 全部溶解后，將9.ImL化咯溶于50mL丙酸中，在半小時內(nèi)滴入混合液中，滴完后反應(yīng)升溫至 150°C，繼續(xù)反應(yīng)比得到黑色液體，常溫靜置冷卻至室溫后加入300mL甲醇，放入冰浴半小 時，抽濾得到紫色晶狀沉淀，濾餅用大量甲醇多次洗涂，待濾餅抽干，真空蒸干得到紫色固 體產(chǎn)物。柱層析得到具有式（A)結(jié)構(gòu)的化合物5,10,15-S苯基-20-(4-徑基苯基）化嘟；
[0051]②將lOOmg5, 10, 15-S苯基-20-(4-徑基苯基）化P林（0. 16mmo1)溶于 3. 5mL N，N-二甲基甲酯胺，加入225mg氯化鈕（1.27mmol)，反應(yīng)溫度升至150°C回流lOmin，冷卻 過濾，在濾液中加入大量水使產(chǎn)物沉淀，經(jīng)水洗、過濾、干燥、柱層析得到具有式度）結(jié)構(gòu)的 化合物5, 10, 15-S苯基-20-(4-徑基苯基）化嘟鈕。
[0052]③將lOOmg5, 10, 15-S苯基-20-(