CN105017477B - 一种基于含糖聚合物的pH探针的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于含糖聚合物的pH探针的制备方法,其是先得到带有荧光素的含糖无规共聚物,调控聚合物分子量的大小和糖的含量,再将丙烯酰氧乙基硫代罗丹明B接到聚合物链的端基处。通过本发明方法制备得到的带有对pH灵敏和不灵敏两种荧光的含糖聚合物,具有很好的水溶性,在一定pH范围内有响应性,对细胞内pH的大小有指示功能。

Description

一种基于含糖聚合物的pH探针的制备方法
技术领域
本发明涉及化学技术领域,特别涉及一种基于含糖聚合物的pH探针的制备方法。
背景技术
细胞内pH调控着很多组织器官的功能,同时对细胞的代谢过程起着重要的作用,例如细胞的增殖和凋亡。跟踪监测活体细胞的pH的变化对于研究细胞内化路径是非常重要的。同时,随着聚合方式的不断发展,自由基聚合由于具有聚合条件温和、分子量可控、单体适用范围广等特点而被广泛运用在制备无规、均聚物、嵌段含糖聚合物中。Sharpless等人提出的Click Reaction也为聚合提供一条新的道路,点击反应具有条件简单、高效、无副反应、易纯化等特点,被广泛应用在制备医用材料等领域。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊,而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述和/或现有基于含糖聚合物的pH探针的制备方法中存在的问题,提出了本发明。
因此,本发明的目的是提供一种基于含糖聚合物的pH探针的制备方法,其利用活性自由基聚合的方法得到带有荧光素的含糖无规共聚物,能够调控聚合物分子量的大小和糖的含量,再通过click点击反应将丙烯酰氧乙基硫代罗丹明B接到聚合物链末端,具有很好的水溶性,强的荧光性,利用该聚合物良好生物相容性和PH响应性,细胞吞噬后,对细胞内的PH具有指示作用。
为解决上述技术问题,本发明提供了如下技术方案:一种基于含糖聚合物的pH探针的制备方法,其得到带有荧光素的含糖无规共聚物,调控聚合物分子量的大小和糖的含量,再将丙烯酰氧乙基硫代罗丹明B接到聚合物链的端基处,其基本结构式如下:
其中,m、n根据含糖单体和荧光素O-丙烯酸甲酯单体的比例而定,m为50-400,n为1-50。
作为本发明所述基于含糖聚合物的pH探针的制备方法的一种优选方案,其中:所述得到带有荧光素的含糖无规共聚物,是将2-(甲基丙烯酰胺基)葡萄糖、荧光素O-丙烯酸甲酯和一定量的RAFT试剂和引发剂,溶于溶剂中,在70℃无氧的条件下反应24h,冷却后在甲醇中聚沉,得到黄色沉淀,透析,冷冻干燥。
作为本发明所述基于含糖聚合物的pH探针的制备方法的一种优选方案,其中:所述溶剂DMF和/或DMAc。
作为本发明所述基于含糖聚合物的pH探针的制备方法的一种优选方案,其中:所述含糖单体,其与对pH有响应性的荧光素单体发生共聚的比例为50-400:1-50。
作为本发明所述基于含糖聚合物的pH探针的制备方法的一种优选方案,其中:所述RAFT试剂和引发剂的比例为1:0.25,RAFT为CPDN或其他硫代酯类RAFT链转移剂。
作为本发明所述基于含糖聚合物的pH探针的制备方法的一种优选方案,其中:所述将丙烯酰氧乙基硫代罗丹明B接到聚合物链的端基处,利用一级胺以及三乙胺的还原性和催化性将聚合物末端的双硫键还原为巯基,再与丙烯酰氧乙基硫代罗丹明B上的双键发生点击反应,将丙烯酰氧乙基硫代罗丹明B接到聚合物链上。
作为本发明所述基于含糖聚合物的pH探针的制备方法的一种优选方案,其中:将荧光素O-丙烯酸甲酯与2-(甲基丙烯酰胺)葡萄糖共聚的聚合物和丙烯酰氧乙基硫代罗丹明B溶解到干燥的DMF中,通30min氩气,再加入三乙胺和正己胺,在无氧条件下50℃反应24h,透析,冷冻干燥得到最终产物。
作为本发明所述基于含糖聚合物的pH探针的制备方法的一种优选方案,其中:所述荧光素O-丙烯酸甲酯和丙烯酰氧乙基硫代罗丹明B在不同波长的光的激发下所发射荧光的波长分别在520nm和625nm波段。
作为本发明所述基于含糖聚合物的pH探针的制备方法的一种优选方案,其中:所述含糖聚合物在水溶液中聚集体的平均粒径为100nm。
本发明的有益效果:通过本发明方法制备得到的带有对pH灵敏和不灵敏两种荧光的含糖聚合物,具有很好的水溶性,在一定pH范围内有响应性,对细胞内pH的大小有指示功能。
附图说明
图1为聚合物poly(MAG-FITC)-RBITC的凝胶渗透色谱法示意图,分子量为11000左右;
图2为含糖聚合物的紫外可见吸收光谱示意图,其中,在510nm和570nm左右分别有一个明显的吸收峰,说明含糖聚合物上面已经含有荧光素O-丙烯酸甲酯和丙烯酰氧乙基硫代罗丹明B这两种物质;
图3为在波长488nm激发下,聚合物poly(MAG-FITC)-RBITC在不同PH中的荧光发射光谱示意图,其中,在激发波长为488nm激发波长照射下,在515nm和575nm处有明显的吸收峰,这是含糖聚合物PH探针中荧光素O-丙烯酸甲酯(FITC)和丙烯酰氧乙基硫代罗丹明B的特征吸收峰;并且在一定范围内随着PH的升高,荧光强度逐渐增强,由于荧光素O-丙烯酸甲酯(FITC)的PH响应性;
图4为聚合物poly(MAG-FITC)-RBITC对CCK8细胞的毒性实验结果示意图,其中,随着该含糖聚合物浓度的升高,细胞活性降低较少,说明该聚合物的对细胞的毒性很小。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明,但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施,本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广,因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次,此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例,也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
如本文所公开的,本发明的反应原理为:
实施例1:
按照n(MAG):n(FITC)=100:1,RAFT(可逆加成-断裂链转移聚合)法合成无规共聚物poly(MAG-co-FITC)。具体实施为:称取0.2g 2-(甲基丙烯酰胺基)葡萄糖(MAG)、0.0032g荧光素O-丙烯酸甲酯(FITC)、0.0020gα-二硫代萘甲酸异丁腈酯(CPDN)、0.0003g偶氮二异丁腈(AIBN)溶于2ml的DMF中,充分搅拌使固体完全溶解后,通氩气(鼓泡除氧)20min,
封管,在70℃条件下反应24h,透析2天,冷冻干燥,得到聚合物。
实施例2:
按照n(MAG):n(FITC)=100:3,RAFT(可逆加成-断裂链转移聚合)法合成无规共聚物poly(MAG-co-FITC)。具体实施为:称取0.2g 2-(甲基丙烯酰胺基)葡萄糖(MAG)、0.0097g荧光素O-丙烯酸甲酯(FITC)、0.0020gα-二硫代萘甲酸异丁腈酯(CPDN)、0.0003g偶氮二异丁腈(AIBN)溶于2ml的DMF中,充分搅拌后固体完全溶解,通氩气(鼓泡除氧)20min,在70℃条件下反应24h,透析2天,冷冻干燥,得到聚合物。
实施例3:
将上述得到的聚合物与丙烯酰氧乙基硫代罗丹明B按n(poly(MAG-co-FITC)):n(FITC)=1:1的比例进行巯基-烯的click反应,具体实施为:称取0.03g poly(MAG-co-FITC)和0.001g丙烯酰氧乙基硫代罗丹明B(RBITC)置于5ml安培瓶中,加入1ml干燥的DMF溶液,充分搅拌后,通30min氩气进行鼓泡除氧,再用微量注射器向安培瓶中分别加入2.8μl正己胺和3μl三乙胺,继续通气5min,封管,油浴中50℃下反应24h,透析2天,冷冻干燥
实施例4:
初步验证该聚合物的PH响应性,具体实施为:配制PH=5、PH=7和PH=9的三种溶液,分别称取0.0003g的poly(MAG-co-FITC)-RBITC放入三个10ml的离心管中,然后用移液管分别移取3ml不同PH的溶液,充分溶解后,进行荧光强度测试。用488nm波长激发,得到一定波段下不同PH溶液的荧光强度值。
由此可见,本发明公开了一种新型基于含糖聚合物的pH探针的制备方法,该含糖聚合物具有对pH响应灵敏和不灵敏的两种荧光集团。典型制备方法如下:
(1)荧光素功能化含糖聚合物的合成:称取0.2g 2-(甲基丙烯酰胺基)葡萄糖(MAG)、0.0032g荧光素O-丙烯酸甲酯(FITC)、0.0020gα-二硫代萘甲酸异丁腈酯(CPDN)、0.0003g偶氮二异丁腈(AIBN)溶于2ml的DMF中,在70℃无氧的条件下反应24h。
(2)共聚物的罗丹明官能化:取0.03g poly(MAG-co-FITC)、0.0012g丙烯酰氧乙基硫代罗丹明B、0.0022g正己胺、0.0022g三乙胺溶于2ml干燥的N,N-二甲基丙烯酰胺(DMF)中,充分除氧后,在油浴锅中50℃下反应24h。
本发明结合了RAFT聚合以及点击化学反应制备了对一定范围内的PH具有响应性的基于含糖聚合物的探针,提供了一种新型基于含糖聚合物的PH探针制备方法,其是利用活性自由基聚合的方法得到带有荧光素的含糖无规共聚物,能够调控聚合物分子量的大小和糖的含量,再通过click点击反应将丙烯酰氧乙基硫代罗丹明B接到聚合物链末端,具有很好的水溶性,强的荧光性,利用该聚合物良好生物相容性和PH响应性,细胞吞噬后,对细胞内的PH具有指示作用。
应说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的精神和范围,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种基于含糖聚合物的pH探针的制备方法,其特征在于:得到带有荧光素的含糖无规共聚物,调控聚合物分子量的大小和糖的含量,再将丙烯酰氧乙基硫代罗丹明B接到聚合物链的端基处,其基本结构式如下:
其中,m、n根据含糖单体和荧光素O-丙烯酸甲酯单体的比例而定,m为50-400,n为1-50。
2.根据权利要求1所述的基于含糖聚合物的pH探针的制备方法,其特征在于:所述得到带有荧光素的含糖无规共聚物,是将2-甲基丙烯酰胺基)葡萄糖、荧光素O-丙烯酸甲酯和一定量的RAFT试剂和引发剂,溶于溶剂中,在70℃无氧的条件下反应24h,冷却后在甲醇中聚沉,得到黄色沉淀,透析,冷冻干燥。
3.根据权利要求2所述的基于含糖聚合物的pH探针的制备方法,其特征在于:所述溶剂为DMF和/或DMAc。
4.根据权利要求2所述的基于含糖聚合物的pH探针的制备方法,其特征在于:所述RAFT试剂和引发剂的比例为1:0.25,RAFT试剂为CPDN或其他硫代酯类RAFT链转移剂。
5.根据权利要求1所述的基于含糖聚合物的pH探针的制备方法,其特征在于:所述将丙烯酰氧乙基硫代罗丹明B接到聚合物链的端基处,是利用一级胺以及三乙胺的还原性和催化性将聚合物末端的双硫键还原为巯基,再与丙烯酰氧乙基硫代罗丹明B上的双键发生点击反应,将丙烯酰氧乙基硫代罗丹明B接到聚合物链上。
6.根据权利要求2所述的基于含糖聚合物的pH探针的制备方法,其特征在于:将荧光素O-丙烯酸甲酯与2-甲基丙烯酰胺)葡萄糖共聚的聚合物和丙烯酰氧乙基硫代罗丹明B溶解到干燥的DMF中,通30min氩气,再加入三乙胺和正己胺,在无氧条件下50℃反应24h,透析,冷冻干燥得到最终产物。
7.根据权利要求6所述的基于含糖聚合物的pH探针的制备方法,其特征在于:所述荧光素O-丙烯酸甲酯和丙烯酰氧乙基硫代罗丹明B在不同波长的光的激发下所发射荧光的波长分别在520nm和625nm波段。
8.根据权利要求1所述的基于含糖聚合物的pH探针的制备方法,其特征在于:所述含糖聚合物在水溶液中聚集体的平均粒径为100nm。
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