CN114316075B - 一种聚集诱导发光高分子及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种聚集诱导发光高分子及其制备方法和应用，属于高分子材料技术领域。本发明提供的聚集诱导发光高分子具有式I所示的结构。本发明提供的聚集诱导发光高分子荧光稳定性和生物相容性优异；由于聚集诱导发光高分子中有较多的苯环，导致聚集诱导发光高分子的脂溶性提高，从而改变了纤维素难溶而难以被加工和改性的难题。本发明将聚集诱导发光小分子单体置于基础培养基中，接种菌种子液后进行培养，得到聚集诱导发光高分子。本发明提供的制备方法，具有安全、环保、简单的特点，解决了合成过程复杂繁琐的缺点，有利于AIE高分子化合物的规模化生产。

Description

一种聚集诱导发光高分子及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种聚集诱导发光高分子及其制备方法和应用。
背景技术
2001年，唐本忠院士等发现硅杂环戊二烯在溶液中不发光而在聚集态(不良溶剂中的纳米颗粒或者固态下的薄膜)下发很强的荧光，并将这种现象定义为聚集诱导发光效应(aggregation-induced emission，AIE)。AIE分子克服了聚集导致猝灭(aggregation-caused quenching，ACQ)分子的缺点。目前，含具有AIE性质的官能团(如四苯乙烯、三苯胺等)的高分子化合物(简称AIE高分子)在有机发光二极管、生物成像、荧光探针(例如检测重金属离子、炸药和pH等)及生物探针(例如检测DNA、RNA和蛋白质等)等领域具有广阔的应用前景。然而，目前报道的AIE高分子均是通过化学方法有单体聚合而成。
具有式III所示结构的高分子细菌纤维素(Bacterial cellulose，BC)是一种常见生物高分子，但是，该高分子的荧光很弱或无荧光。
Figure BDA0003352351150000011
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种聚集诱导发光高分子及其制备方法和应用，本发明提供的聚集诱导发光高分子的荧光稳定性优异。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种聚集诱导发光高分子，具有式I所示的结构：
Figure BDA0003352351150000012
所述式I中，R1包括以下结构中的任意一种：
Figure BDA0003352351150000021
所述式I中，M具有式M-a或式M-b所示的结构：
Figure BDA0003352351150000022
所述式M-a中的R2～R5和式M-b中的R6～R8独立的包括以下结构中的任意一种：
Figure BDA0003352351150000023
所述n为1500～6000。
本发明提供了上述技术方案所述聚集诱导发光高分子的制备方法，包括以下步骤：
将聚集诱导发光小分子单体置于基础培养基中后接种菌种子液，将得到的反应液进行培养，得到聚集诱导发光高分子；
所述聚集诱导发光小分子单体具有式II所示的结构：
Figure BDA0003352351150000024
所述式II中，R1包括以下结构中的任意一种：
Figure BDA0003352351150000031
所述式II中，M具有式M-a或式M-b所示的结构：
Figure BDA0003352351150000032
所述式M-a中的R2～R5和式M-a中的R6～R8独立的包括以下结构中的任意一种：
Figure BDA0003352351150000033
优选的，所述聚集诱导发光小分子单体优选具有式IIa、式IIb或式IIc所示的结构：
Figure BDA0003352351150000034
优选的，所述反应液中聚集诱导发光小分子单体的浓度为0.001～1mg/mL。
优选的，所述基础培养基的化学组成包括：葡萄糖20～30g/L、酵母提取物4～6g/L、蛋白胨4～6g/L、柠檬酸1.1～1.3g/L、磷酸氢二钠2.3～2.9g/L和水。
优选的，所述菌种子液的接种量为培养基体积的1～50％；所述菌种子液的细菌细胞密度(OD600)为0.6～1.2。
优选的，所述培养的温度为20～45℃，时间为2～8天。
本发明提供了上述技术方案所述聚集诱导发光高分子或上述技术方案所述制备方法得到的聚集诱导发光高分子在发光二极管、生物成像、荧光薄膜、生物传感器或手性分离中的应用。
本发明提供了一种聚集诱导发光高分子(AIE高分子)，具有式I所示的结构。本发明提供的聚集诱导发光高分子不会因为聚集产生π-π堆积导致荧光猝灭，荧光稳定性优异、斯托克斯位移大、荧光强度大、量子产率大；由于聚集诱导发光高分子中有较多的苯环，导致聚集诱导发光高分子的脂溶性提高，从而改变了纤维素难溶而难以被加工和改性的难题；细菌纤维素(BC)及其衍生物是由微生物生产的高分子，生物相容性高。
本发明提供的聚集诱导发光高分子可以修饰三唑基团、四苯基乙烯(TPE)、磷酸基团等多种具有金属离子和生物分子检测能力的官能团，其中，三唑基团可以与汞离子结合形成配合物使荧光猝灭，从而检测汞离子；磷酸基团修饰四苯基乙烯(TPE)可以应用于荧光检测碱性磷酸酶，磷酸基团增加了小分子的水溶性，碱性磷酸酶使其水解成水溶性差的AIE高分子，利用聚集发光检测碱性磷酸酶，因此，本发明提供的聚集诱导发光高分子可以作为理想的生化分析及荧光探针的聚合物分子。
用于有机发光二极管(OLED)或聚合物发光二极管(PLED)上的荧光材料通常为固体或薄膜态。相比于一些传统发光材料，本发明提供的聚集诱导发光高分子可以避免传统荧光材料在固体状态下的ACQ(聚集导致猝灭)效应，荧光稳定性好、量子产率高、具有电致发光性能等优势，可应用于OLED、PLED的制作，并且由于BC可降解，具有更大的应用前景。
本发明提供的聚集诱导发光高分子可以在光照下产生ROS(活性氧)，活性氧会对细胞结构造成严重的损害，达到抗菌的效果，可以用于抗菌。
本发明提供的聚集诱导发光高分子具有AIE官能团，荧光更稳定，不易猝灭，具有良好的用于细胞长效成像的聚合物应该具有长效的示踪能力且不易降解；BC由细菌产生，有良好的生物相容性，且结构比较稳定，在生物体内不易被降解。因此，本发明制备的聚集诱导发光高分子可以作为理想的生物长效成像的聚合物分子。
纤维素及纤维素衍生物作为手性识别材料已被广泛应用于手性分离中，这是因为其具有规整有序的超分子结构，分子内部存在大量的手性空腔及手性位点，当外消旋体通过时，对映体分子与极性基团形成的手性空腔的空间匹配程度存在一定的差异，从而产生的作用力不同。本发明提供的聚集诱导发光高分子是一种修饰芳香族分子的纤维素，本发明通过在纤维素上修饰芳香族分子可以增强纤维素溶解性及手性识别能力，为理想的手性分离材料。
本发明提供了上述技术方案所述聚集诱导发光高分子的制备方法。相对于聚集诱导发光高分子的普通有机合成法，本发明通过生物合成法无需多步反应和提纯步骤，一步法合成聚集诱导发光高分子，具有安全、环保、简单的特点，解决了合成过程复杂繁琐的缺点，有利于AIE高分子化合物的规模化生产。本发明通过细菌生产合成，得到的聚集诱导发光高分子生物相容性高。本发明提供的制备方法具有通用性，适用于常见AIE小分子修饰后的葡萄糖单体生物合成聚集诱导发光高分子。
附图说明
图1为TPE-BC、BC的红外光谱图；
图2为TPE-BC、BC在日光及365nm紫外光照射下的图；
图3为TB-BC、BC的红外光谱图；
图4为TB-BC、BC在日光及365nm紫外光照射下的图；
图5为时间监视TB-BC合成的CLSM图；
图6为TB-BC/聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、PVP静电纺丝薄膜在日光及365nm紫外光照射下的图；
图7为TPE-BC的荧光激发及发射图谱；
图8为TB-BC的荧光激发及发射图谱；
图9为6CF-BC的荧光激发及发射图谱；
图10为TPE-BC、BC的荧光图谱；
图11为TB-BC、BC的荧光图谱；
图12为BC、5CF-BC和TPE-BC的CLSM图；
图13为BC、TB/BC和TB-BC的CLSM图；
图14为TB-BC的扫描电子显微镜(SEM)图。
具体实施方式
本发明提供了一种聚集诱导发光高分子，具有式I所示的结构：
Figure BDA0003352351150000061
在本发明中，所述式I中，R1包括以下结构中的任意一种：
Figure BDA0003352351150000062
在本发明中，所述式I中，M具有式M-a或式M-b所示的结构：
Figure BDA0003352351150000063
所述式M-a中的R2～R5和式M-b中的R6～R8独立的包括以下结构中的任意一种：
Figure BDA0003352351150000064
在本发明中，所述n为1500～6000，优选为2000～5000，更优选为3000～4000。
在本发明中，所述聚集诱导发光高分子优选具有式I-1～I-3所示结构中的任意一种：
Figure BDA0003352351150000071
本发明提供了上述技术方案所述聚集诱导发光高分子的制备方法，包括以下步骤：
将聚集诱导发光小分子单体置于基础培养基中后接种菌种子液，将得到的反应液进行培养，得到聚集诱导发光高分子；
所述聚集诱导发光小分子单体具有式II所示的结构：
Figure BDA0003352351150000072
在本发明中，若无特殊说明，所有的原料组分均为本领域技术人员熟知的市售商品。
在本发明中，所述式II中的R1和M的可选基团优选与所述式I中的R1和M的可选基团相同，在此不再赘述。
在本发明中，所述聚集诱导发光小分子单体优选具有式IIa、式IIb或式IIc所示的结构：
Figure BDA0003352351150000081
在本发明中，所述具有式IIa所示结构的聚集诱导发光小分子单体的制备路线如式(1)所示，具体步骤如下：
Figure BDA0003352351150000082
将化合物TPE-COOH、N,N,N′,N′-四甲基-O-(N-琥珀酰亚胺)脲四氟硼酸盐(TSTU)、N,N-二异丙基乙胺(DIPEA)和有机溶剂混合，进行孵育，得到活化TPE-COOH溶液；
将所述活化TPE-COOH溶液和1,3,4,6-四-O-乙酰基-2-氨基-2-脱氧-β-D-吡喃葡萄糖混合，进行酰胺化反应，得到中间体；
将所述中间体在碱性条件下进行脱乙酰反应，得到具有式IIa所示结构的聚集诱导发光小分子单体。
本发明将化合物TPE-COOH、N,N,N′,N′-四甲基-O-(N-琥珀酰亚胺)脲四氟硼酸盐、N,N-二异丙基乙胺和有机溶剂混合，进行活化，得到活化TPE-COOH溶液。在本发明中，所述化合物TPE-COOH、TSTU和DIPEA的质量比优选为400：400～550：400～650，更优选为400：410～500：450～620，进一步优选为400:415:592。在本发明中，所述有机溶剂优选包括N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、四氢呋喃(THF)、二甲基亚砜(DMSO)；本发明对于所述有机溶剂的用量没有特殊限定，能够包装活化顺利进行即可；在本发明的实施例中，所述化合物TPE-COOH的质量与所述有机溶剂的体积比优选为1g：50mL。本发明对于所述混合没有特殊限定，能够将原料混合均匀即可。在本发明中，所述孵育的温度优选为15～30℃，更优选为室温，所述孵育的时间优选为10～60min，更优选为20～50min，进一步优选为30min；所述孵育优选在保护气氛条件下进行，所述保护气氛优选包括氮气或惰性气体，所述惰性气体优选包括氦气或氩气；所述孵育过程中N-琥珀酰亚胺基团与羧基结合，变成活性态。
得到活化TPE-COOH溶液后，本发明将所述活化TPE-COOH溶液和1,3,4,6-四-O-乙酰基-2-氨基-2-脱氧-β-D-吡喃葡萄糖混合，进行培养，得到中间体。
在本发明中，所述1,3,4,6-四-O-乙酰基-2-氨基-2-脱氧-β-D-吡喃葡萄糖优选以1,3,4,6-四-O-乙酰基-2-氨基-2-脱氧-β-D-吡喃葡萄糖溶液形式使用，所述1,3,4,6-四-O-乙酰基-2-氨基-2-脱氧-β-D-吡喃葡萄糖溶液的浓度优选为10～50g/L，更优选为20～40g/L，进一步优选为26.5g/L，所述1,3,4,6-四-O-乙酰基-2-氨基-2-脱氧-β-D-吡喃葡萄糖溶液中的溶剂优选包括DMF、THF或DMSO。在本发明中，所述化合物TPE-COOH和1,3,4,6-四-O-乙酰基-2-氨基-2-脱氧-β-D-吡喃葡萄糖的质量比优选为40：40～70，更优选为40：50～60，进一步优选为40:53。本发明对于所述混合没有特殊限定，能够将原料混合均匀即可。在本发明中，所述酰胺化反应的温度优选为15～30℃，更优选为室温，所述酰胺化反应的时间优选为8～16h，更优选为10～14h，进一步优选为12h；所述酰胺化反应优选在避光和保护气氛条件下进行，所述保护气氛优选包括氮气或惰气体，所述惰性气体优选包括氦气或氩气。
所述酰胺化反应后，本发明优选还包括将所述酰胺化反应的反应液进行纯化，得到中间体。在本发明中，所述纯化包括依次进行的硅胶柱色谱法分离和薄层色谱法分离；所述硅胶柱色谱法分离采用的洗脱剂优选为二氯甲烷-甲醇混合溶剂，所述二氯甲烷-甲醇混合溶剂中二氯甲烷-甲醇得体积比优选5～15：1，更优选为10:1；所述薄层色谱法分离采用的展开剂优选为二氯甲烷-甲醇混合溶剂，所述二氯甲烷-甲醇混合溶剂中二氯甲烷-甲醇得体积比优选5～15：1，更优选为10:1。
得到中间体后，本发明将所述中间体在碱性条件下进行脱乙酰反应，得到具有式IIa所示结构的聚集诱导发光小分子单体。在本发明中，所述碱性条件优选由碱溶液提供，所述碱溶液优选包括NaOH溶液、KOH溶液；所述碱溶液的浓度优选为0.005～0.2mol/L，更优选为0.01～0.15mol/L，进一步优选为0.1～0.15mol/L；所述碱溶液中的溶剂优选包括醇类溶剂-水混合溶剂，所述醇类溶剂-水混合溶剂中醇类溶剂和水的体积比优选为0.5～5：1，更优选为1～3：1，进一步优选为1:1；所述醇类溶剂优选包括甲醇、乙醇、正丁醇或异丙醇。在本发明中，所述混合优选为超声混合，所述超市混合的超声功率优选为100～400W，更优选为200～300W；所述超声混合的时间优选为1～10s，更优选为2～8s，进一步优选为5s。在本发明中，所述脱乙酰反应的温度优选为15～50℃，更优选为室温，所述脱乙酰反应优选通过薄层色谱法进行监测；所述脱乙酰反应的时间优选为5～30min，更优选为10～20min。
所述脱乙酰反应完毕后，本发明优选还包括后处理，所述后处理包括：将所述脱乙酰反应的反应液的pH值调节至7，第一浓缩，将所得浓缩液进行萃取，将所得有机相依次进行干燥、第二浓缩和硅胶色谱纯化，得到具有式IIa所示结构的聚集诱导发光小分子单体。在本发明中，所述pH值调节采用的酸优选为盐酸，所述盐酸的浓度优选为0.005～0.2mol/L，更优选为0.01～0.1mol/L，进一步优选为0.05mol/L。在本发明中，所述第一浓缩的方式优选为旋蒸，所述旋蒸的温度优选为40～90℃，更优选为50～70℃；所述第一浓缩的目的是除去醇类溶剂。在本发明中，所述萃取采用的萃取剂优选包括二氯甲烷(DCM)、乙酸乙酯；所述萃取的次数优选为3～4次。在本发明中，所述干燥的方式优选为干燥剂干燥，所述干燥剂优选为无水硫酸镁。本发明对于所述第二浓缩的方式没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的浓缩方式即可，具体如减压蒸馏。在本发明中，所述硅胶色谱纯化采用的洗脱剂优选包括二氯甲烷-甲醇混合溶剂，所述二氯甲烷-甲醇混合溶剂中二氯甲烷和甲醇的体积比优选为2～10：1，更优选为3～8：1，进一步优选为5:1。
在本发明中，所述具有式IIb所示结构的聚集诱导发光小分子单体的制备路线如式(2)所示，具体步骤如下：
Figure BDA0003352351150000101
将化合物1、(4-(乙氧基羰基)苯基)硼酸、Pb(PPh3)4、K2CO3水溶液和有机溶剂混合，进行偶联反应，得到化合物2；
将所述化合物2在碱性条件下进行水解反应，得到化合物3；
将所述化合物3、1,3,4,6-四-O-乙酰基-Β-D-氨基葡萄糖、N,N,N′,N′-四甲基-O-(7-氮杂苯并三唑-1-基)六氟磷酸脲(HATU)、DIPEA和有机溶剂混合，进行酰胺化反应，得到化合物4；
将所述化合物4在碱性条件下进行脱乙酰反应，得到具有式IIb所示结构的聚集诱导发光小分子单体。
本发明将化合物1、(4-(乙氧基羰基)苯基)硼酸、Pb(PPh3)4、K2CO3水溶液和有机溶剂混合，进行取代反应，得到化合物2。在本发明中，所述化合物1、(4-(乙氧基羰基)苯基)硼酸、Pb(PPh3)4和K2CO3水溶液中的K2CO3的摩尔比优选为1：0.9～1.2：0.02～0.03：0.005～0.015，更优选为1:1:0.026:0.01；所述K2CO3水溶液的浓度优选为1～5mol/L，更优选为2mol/L。在本发明中，所述有机溶剂优选包括四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺或二甲基亚砜，所述混合溶剂中四氢呋喃和水得体积比优选为8～15：1，更优选为12:1；本发明对于所述有机溶剂的用量没有特殊限定，能够保证偶联反应顺利进行即可；在本发明的实施例中，所述化合物1的物质的量和有机溶剂的体积之比优选为1mmol：1015mL，更优选为1mmol：12mL。本发明对于所述混合没有特殊限定，能够将原料混合均匀即可。在本发明中，所述偶联反应的温度优选为50～100℃，更优选为80℃，所述偶联反应的时间优选为12～36h，更优选为24h；所述偶联反应优选在保护气氛条件下进行，所述保护气氛优选包括氮气或惰气体，所述惰性气体优选包括氦气或氩气。所述偶联反应后，本发明优选还包括后处理，所述后处理包括：将所述偶联反应的反应液冷却至室温后萃取，将所得有机相依次进行干燥、浓缩和硅胶色谱法纯化，得到化合物2；本发明对于所述冷却的方式没有特殊限定，冷却至室温即可；所述萃取用萃取剂优选包括二氯甲烷或乙酸乙酯；所述萃取的次数优选为3～4次；所述干燥的方式优选为干燥剂干燥，所述干燥剂优选为无水硫酸镁；本发明对于所述浓缩的方式没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的浓缩方式即可，具体如减压蒸馏；所述硅胶色谱法纯化采用的洗脱剂优选包括己烷-乙酸乙酯混合溶剂，所述己烷-乙酸乙酯混合溶剂中己烷和乙酸乙酯的体积比优选为1～8：1，更优选为2～6：1，进一步优选为3:1。
得到化合物2后，本发明将所述化合物2在碱性条件下进行水解反应，得到化合物3。在本发明中，所述碱性条件优选由无机碱提供，所述无机碱优选包括NaOH或KOH；所述化合物2和无机碱的质量比优选为1～3：1，更优选为1.5～2.5：1，进一步优选为2.625:1。在本发明中，所述水解反应用有机溶剂优选包括甲醇-四氢呋喃混合溶剂，所述甲醇-四氢呋喃混合溶剂中甲醇和四氢呋喃的体积比优选为1：0.5～2，更优选为1：1～1.5；本发明对于所述有机溶剂的用量没有特殊限定，能够保证水解反应顺利进行即可；在本发明的实施例中，所述所述化合物2的质量和有机溶剂的体积之比优选为1g：40～50mL，更优选为1g：46～47mL。在本发明中，所述水解反应的温度优选为50～100℃，更优选为80℃，所述水解反应的时间优选为8～16h，更优选为10～12h。所述水解反应后，本发明优选还包括后处理，所述后处理包括：将所述水解反应的反应液冷却至室温后萃取，将所得有机相依次进行干燥、浓缩和硅胶色谱法纯化，得到化合物3；本发明对于所述冷却的方式没有特殊限定，冷却至室温即可；所述萃取用萃取剂优选包括二氯甲烷或乙酸乙酯；所述萃取的次数优选为3～4次；所述干燥的方式优选为干燥剂干燥，所述干燥剂优选为无水硫酸镁；本发明对于所述浓缩的方式没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的浓缩方式即可，具体如减压蒸馏；所述硅胶色谱法纯化采用的洗脱剂优选包括己烷-乙酸乙酯混合溶剂，所述己烷-乙酸乙酯混合溶剂中己烷和乙酸乙酯的体积比优选为1：2～10，更优选为1:4。
得到化合物3后，本发明将所述化合物3、1,3,4,6-四-O-乙酰基-Β-D-氨基葡萄糖、N,N,N′,N′-四甲基-O-(7-氮杂苯并三唑-1-基)六氟磷酸脲(HATU)、N,N-二异丙基乙胺(DIPEA)和有机溶剂混合，进行取代反应，得到化合物4。在本发明中，所述化合物3、1,3,4,6-四-O-乙酰基-Β-D-氨基葡萄糖、N,N,N′,N′-四甲基-O-(7-氮杂苯并三唑-1-基)六氟磷酸脲和N,N-二异丙基乙胺的质量比优选为1：0.8～0.85：0.9～0.92：1.2～1.6，更优选为1:0.832:0.913:1.48。在本发明中，所述有机溶剂优选包括DMF、THF、DMSO；本发明对于所述有机溶剂的用量没有特殊限定，能够保证酰胺化反应顺利进行即可；在本发明的实施例中，所述化合物3的质量和有机溶剂的体积之比优选为1g：80～120mL，更优选为1g：100mL。本发明对于所述混合没有特殊限定，能够将原料混合均匀即可。在本发明中，所述酰胺化反应的温度优选为100～130℃，更优选为120℃，所述酰胺化反应的时间优选为12～36h，更优选为24h；所述酰胺化反应优选在保护气氛条件下进行，所述保护气氛优选包括氮气或惰气体，所述惰性气体优选包括氦气或氩气。所述酰胺化反应后，本发明优选还包括后处理，所述后处理包括：将所述酰胺化反应的反应液冷却至室温后萃取，将所得有机相依次进行干燥、浓缩和硅胶色谱法纯化，得到化合物4；本发明对于所述冷却的方式没有特殊限定，冷却至室温即可；所述萃取用萃取剂优选包括二氯甲烷或乙酸乙酯；所述萃取的次数优选为3～4次；所述干燥的方式优选为干燥剂干燥，所述干燥剂优选为无水硫酸镁；本发明对于所述浓缩的方式没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的浓缩方式即可，具体如减压蒸馏；所述硅胶色谱法纯化采用的洗脱剂优选包括己烷-乙酸乙酯混合溶剂，所述己烷-乙酸乙酯混合溶剂中己烷和乙酸乙酯的体积比优选为1～3：1，更优选为1～2：1。
得到化合物4后，本发明将所述化合物4在碱性条件下进行脱乙酰反应，得到具有式IIb所示结构的聚集诱导发光小分子单体。在本发明中，所述碱性条件优选由碱溶液提供，所述碱溶液优选包括NaOH溶液和/或KOH溶液；所述碱溶液的浓度优选为0.05～0.5mol/L，更优选为0.1～0.3mol/L；所述碱溶液中的溶剂优选包括醇类溶剂-水混合溶剂，所述醇类溶剂-水混合溶剂中醇类溶剂和水的体积比优选为0.5～2：1，更优选为1：1；所述醇类溶剂优选包括甲醇、乙醇、正丁醇或异丙醇。本发明对于所述混合没有特殊限定，能够将原料混合均匀即可。在本发明中，所述脱乙酰反应的温度优选为15～30℃，更优选为室温，所述脱乙酰反应优选通过薄层色谱法进行监测；所述脱乙酰反应的时间优选为1～3h，更优选为2～2.5h。所述脱乙酰反应完毕后，本发明优选还包括后处理，所述后处理包括：将所述脱乙酰反应的反应液的pH值调节至7，萃取，将所得有机相依次进行干燥、第二浓缩和硅胶色谱纯化，得到具有式IIb所示结构的聚集诱导发光小分子单体。在本发明中，所述pH值调节采用的酸优选为盐酸，所述盐酸的浓度优选为0.05～0.5mol/L，更优选为0.1～0.3mol/L。在本发明中，所述萃取采用的萃取剂优选包括二氯甲烷(DCM)或乙酸乙酯；所述萃取的次数优选为3～4次。在本发明中，所述干燥的方式优选为干燥剂干燥，所述干燥剂优选为无水硫酸镁。本发明对于所述浓缩的方式没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的浓缩方式即可，具体如减压蒸馏。在本发明中，所述硅胶色谱纯化采用的洗脱剂优选包括二氯甲烷-甲醇混合溶剂，所述二氯甲烷-甲醇混合溶剂中二氯甲烷和甲醇的体积比优选为3～8：1，更优选为5～6：1。
在本发明中，所述聚集诱导发光小分子单体优选以聚集诱导发光小分子单体溶液形式使用，所述聚集诱导发光小分子单体溶液的浓度优选为5～40μg/mL，更优选为10～30μg/mL，进一步优选为20μg/mL；所述聚集诱导发光小分子单体溶液中的溶剂优选包括二甲基亚砜、四氢呋喃、二氯甲烷、N,N-二甲基甲酰胺和乙二醇中的一种或几种。
在本发明中，所述基础培养基的化学组成优选包括：葡萄糖20～30g/L、酵母提取物4～6g/L、蛋白胨4～6g/L、柠檬酸1.1～1.3g/L、磷酸氢二钠2.3～2.9g/L和水；所述基础培养基中，葡萄糖的浓度更优选为23～28g/L进一步优选为25g/L；所述酵母提取物的浓度更优选为4.5～5.5g/L，进一步优选为5g/L；所述蛋白胨的浓度更优选为4.5～5.5g/L，进一步优选为5g/L；所述柠檬酸的浓度更优选为1.15～1.25g/L，进一步优选为1.2g/L；所述磷酸氢二钠的浓度更优选为2.4～2.8g/L，进一步优选为2.5g/L；所述水优选为去离子水。在本发明中，所述基础培养基在使用前优选进行灭菌处理后冷却至室温；所述灭菌处理的温度优选为80～130℃，更优选为90～120℃，进一步优选为100～110℃；所述灭菌处理的时间优选为10～40min，更优选为15～35min，进一步优选为20～30min；本发明对于所述冷却的方式没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的冷却方式即可。
在本发明中，所述菌种子液中的菌种包括木醋杆菌(Acetobacterxylinus)、木葡糖酸醋杆菌(Gluconacetobacterxylinus)、不动杆菌(Achromobacter)、土壤杆菌或农杆菌(Agrobacterium)、产气杆菌或产气荚膜梭菌(Aerobacter)、固氮菌(Azotobacter)或根瘤菌(Rhizobium)；所述菌种子液的浓度优选为OD600＝0.5～1.2，更优选为0.6～1.0；所述菌种子液的接种量优选为培养基体积的1～50％，更优选为10～40％，进一步优选为20～30％。在本发明中，所述菌种子液优选为将菌种接种到基础培养基中进行培养得到；所述基础培养基的体积优选为5～25mL，更优选为10～20mL；所述基础培养基优选与前述基础培养基相同，在此不再赘述；所述基础培养基在使用前优选进行灭菌处理，所述灭菌处理优选与前述灭菌处理相同；在此不再赘述；所述培养的温度优选为20～45℃，更优选为30～40℃；所述培养的时间优选为10～24h，更优选为15～20h。
在本发明中，所述反应液中聚集诱导发光小分子单体的浓度优选为0.001～1mg/mL，更优选为0.01～0.8mg/mL，进一步优选为0.1～0.5mg/mL。
在本发明中，所述培养的温度优选为20～45℃，更优选为25～40℃，进一步优选为30～35℃；所述培养的时间优选为2～8天，更优选为4～6天，进一步优选为5天；所述培养优选在恒温培养箱中进行。在本发明中，以具有式M-a所述的结构的AIE单体为例，所述培养过程中，AIE单体被葡萄糖激酶磷酸化得到a-6-磷酸，通过磷酸葡萄糖异构酶的异构化作用进一步转化为a-1-磷酸，葡萄糖焦磷酸化酶转化为尿苷二磷酸-a，尿苷二磷酸-a通过β-1,4-糖苷键连接合成AIE高分子。在本发明中，所述培养过程中聚集诱导发光高分子的合成情况优选通过激光共聚焦显微镜(CLSM)监视，从而实现聚集诱导发光高分子生产过程的可视化监视。
所述培养后，本发明优选还包括对所述培养后的体系进行后处理，所述后处理包括依次进行的第一水洗、碱处理、第二水洗和干燥，得到聚集诱导发光高分子。在本发明中，所述第一水洗优选为蒸馏水冲洗，本发明对于所述第一水洗的次数没有特殊限定，能够将表面的基础培养基和杂质去除即可。在本发明中，所述碱处理优选利用碱性试剂溶液进行，所述碱性试剂溶液的浓度优选为0.1～1mol/L，更优选为0.5～0.8mol/L；所述碱性试剂溶液中的碱性试剂优选为氢氧化物，所述氢氧化物优选包括氢氧化钠和/或氢氧化钾；所述碱处理的温度优选为25～90℃，更优选为40～80℃，进一步优选为50～60℃；所述碱处理的时间优选为3～20h，更优选为5～15h，进一步优选为10～12h；所述碱处理的目的是除去菌体蛋白和残余基础培养基；所述碱处理后优选还包括冷却至室温；本发明对于所述冷却的方式没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的冷却方式即可。在本发明中，所述第二水洗优选为蒸馏水洗；本发明对于所述第二水洗的次数没有特殊限定，水洗至洗液为中性即可。在本发明中，所述干燥的方式优选为真空干燥；所述干燥的温度优选为在20～50℃，更优选为30～40℃；本发明对于所述干燥的时间没有特殊限定，干燥至恒重即可。
传统的AIE高分子都是通过有机合成方法制得，其中一个方法是AIE单体与非AIE的单体通过化学聚合反应形成AIE高分子，合成过程通常具有以下不足：用到N,N-二甲基甲酰胺、三苯胺等有机溶剂，这些有毒化学剂的使用对环境造成了严重的负面影响，增加了废物排放处理的复杂性，限制了其规模化生产；反应条件常需要除氧、除湿、有机溶剂等条件下反应，反应条件要求较高；同时也影响了AIE高分子的生物相容性；有机合成AIE高分子存在产率低，纯化过程复杂等缺点。本发明通过生物合成法无需多步反应和提纯步骤，一步法即可合成聚集诱导发光高分子，具有安全、环保、简单的特点，解决了合成过程复杂繁琐的缺点，有利于AIE高分子化合物的规模化生产。本发明提供的制备方法通过细菌生产合成，得到的聚集诱导发光高分子生物相容性高。本发明提供的制备方法具有通用性，适用于常见AIE小分子修饰后的葡萄糖单体生物合成聚集诱导发光高分子。
本发明提供了上述技术方案所述聚集诱导发光高分子或上述技术方案所述制备方法得到的聚集诱导发光高分子在发光二极管、生物成像、荧光薄膜、生物传感器或手性分离中的应用。
用于有机发光二极管(OLED)或聚合物发光二极管(PLED)上的荧光材料通常为固体或薄膜态。相比于一些传统发光材料，本发明制备的聚集诱导发光高分子可以避免传统荧光材料在固体状态下的ACQ(聚集导致猝灭)效应，荧光稳定性好、量子产率高、具有电致发光性能等优势，可应用于OLED、PLED的制作，并且由于BC可降解，具有更大的应用前景。
本发明制备的聚集诱导发光高分子可以修饰三唑基团、磷酸基团等多种具有金属离子和生物分子检测能力的官能团，其中，三唑基团可以与汞离子结合形成配合物使荧光猝灭，从而检测汞离子；磷酸基团修饰TPE可以应用于荧光检测碱性磷酸酶，磷酸基团增加了小分子的水溶性，碱性磷酸酶使其水解成水溶性差的TPE-OH，聚集发光检测碱性磷酸酶；因此，本发明制备的具有AIE效应的功能化BC分子可以作为理想的生化分析及荧光探针的聚合物分子。
本发明制备的聚集诱导发光高分子可以在光照下产生ROS(活性氧)，活性氧会对细胞结构造成严重的损害，达到抗菌的效果，因此可以用于抗菌。
本发明制备的聚集诱导发光高分子具有AIE官能团，荧光更稳定，不易猝灭，具有良好的用于细胞长效成像的聚合物应该具有长效的示踪能力且不易降解；BC由细菌产生，有良好的生物相容性，且结构比较稳定，在生物体内不易被降解。因此，本发明制备的聚集诱导发光高分子可以作为理想的生物长效成像的聚合物分子。
纤维素及纤维素衍生物作为手性识别材料已被广泛应用于手性分离中，这是因为其具有规整有序的超分子结构，分子内部存在大量的手性空腔及手性位点，当外消旋体通过时，对映体分子与极性基团形成的手性空腔的空间匹配程度存在一定的差异，从而产生的作用力不同。本发明制备的聚集诱导发光高分子是一种修饰芳香族分子的纤维素，本发明通过在纤维素上修饰芳香族分子可以增强纤维素溶解性及手性识别能力，为理想的手性分离材料。而且，本发明提供的制备方法具有优于化学法修饰的可溶性，制备过程更简单，不需要通过固液异相间的反应来进行修饰。
下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
按照式(1)所示的反应路线制备具有式IIa所示结构的聚集诱导发光小分子单体(TPE-Glu)，具体步骤如下：将化合物TPE-COOH(400mg)溶解于干燥的N,N-二甲基甲酰胺(20mL)中，加入N,N,N′,N′-四甲基-O-(N-琥珀酰亚胺)脲四氟硼酸盐(TSTU)(415mg)和N,N-二异丙基乙胺(DIPEA，0.8mL)混合，在室温、惰性气体保护条件下孵育30min，得到活化TPE-COOH溶液。将1,3,4,6-四-O-乙酰基-2-氨基-2-脱氧-β-D-吡喃葡萄糖溶液(530mg，20mL)与活化TPE-COOH溶液混合，在室温、惰性气体保护和黑暗条件下酰胺化反应12h，依次采用硅胶柱色谱法和薄层色谱法(洗脱剂和展开剂均为二氯甲烷/MeOH，10:1，v/v)进行分离提纯，得到中间体(白色粉末，产率为73％，纯度为99％)。
将所述中间体(53mg)添加到NaOH溶液(0.01mol/L，3mL，MeOH/H2O＝1:1)中，在室温200W条件下超声处理5s，然后在室温条件下脱乙酰反应，使用薄层色谱法(展开剂为二氯甲烷/甲醇＝10:1)监测脱乙酰度，脱乙酰反应10min，脱乙酰反应完毕后，使用盐酸(3mL，0.01mol/L)调节pH值至7.0，在50℃条件下旋蒸10min去除溶液中的甲醇，反应混合物用DCM(50mL)萃取三次，有机层用MgSO4干燥并浓缩，以DCM/MeOH(5:1，v/v)为洗脱剂将得到的浓缩物进行硅胶色谱纯化，在37℃条件下真空干燥24，得到TPE-Glu(白色粉末状，产率为67％，纯度为99％)。
TPE-Glu的结构表征数据：1H NMR(500MHz,CDCl3),δ(ppm):7.86(d,J＝8.2Hz,2H),7.06-7.19(m,12H),6.94-7.05(m,5H),4.50(s,1H),3.47(s,1H),2.81-2.97(m,5H).
实施例2
按照式(2)所示的反应路线制备具有式IIb所示结构的聚集诱导发光小分子单体(TB-Glu)，具体步骤如下：
化合物2的合成：在N2保护下，将化合物1(2.29g，5mmol)、(4-(乙氧基羰基)苯基)硼酸(970mg，5mmol)、Pb(PPh3)4(30mg，0.026mmol)溶解在THF(60mL)和K2CO3水溶液(2mol/L，5mL)中，然后将混合物加热至80℃后在搅拌条件下偶联反应24h，冷却至室温后用DCM萃取三次，然后将有机相用无水MgSO4干燥后浓缩，以己烷/乙酸乙酯(3:1，v/v)为洗脱剂，将得到的浓缩物进行硅胶色谱法纯化，得到化合物2(黄色粉末状，产率为84％，纯度为99％)。化合物2的结构表征数据：1HNMR(400MHz,Chloroform-d)δ8.24–8.18(m,2H),8.08–8.03(m,2H),7.91–7.86(m,2H),7.84–7.75(m,2H),7.30(dd,J＝8.5,7.2Hz,4H),7.24–7.17(m,6H),7.11–7.04(m,2H),4.43(q,J＝7.1Hz,2H),1.43(t,J＝7.1Hz,3H).13C NMR(101MHz,Chloroform-d)δ166.46,154.07,154.00,148.32,147.43,141.83,133.76,131.40,130.55,130.03,129.84,129.42,129.12,128.79,127.10,125.03,123.47,122.73,61.07,14.40.HRMS(MALDI-TOF,m/z):[M]calcd for C33H25N3O2S527.1667,found 527.1671.
化合物3(简称TB)的合成：将化合物2(1.05g)和NaOH(0.4g)加入至CH3OH(25mL)和THF(25mL)中，然后将混合物加热至80℃并搅拌12h。之后，将反应混合物冷却至室温并用DCM萃取三次，然后将有机层用MgSO4干燥并浓缩，以己烷/乙酸乙酯(1:4，v/v)为洗脱剂，将得到的浓缩物进行硅胶色谱纯化，得到化合物3(黄色粉末状，产率为88％，纯度为99％)。化合物3的结构表征数据：1HNMR(400MHz,Chloroform-d)δ8.30(d,J＝8.1Hz,2H),8.13(d,J＝8.1Hz,2H),7.92(d,J＝8.3Hz,2H),7.88(d,J＝7.4Hz,1H),7.82(d,J＝7.3Hz,1H),7.33(t,J＝7.7Hz,4H),7.24(t,J＝8.5Hz,6H),7.11(t,J＝7.3Hz,2H).HRMS(MALDI-TOF,m/z):[M]calcd for C31H21N3O2S 499.1354,found499.1355.
化合物4的合成：在N2保护下，将化合物3(499mg)、1,3,4,6-四-O-乙酰基-Β-D-氨基葡萄糖(英文名称为(2S,3R,4S,5S,6R)-6-(acetoxymethyl)-3-aminotetrahydro-2H-pyran-2,4,5-triyl triacetate，416mg)和TSTU(361.32mg)溶于DMF(50mL)中，加热至120℃后在搅拌条件下酰胺化反应24h，冷却至室温后用DCM萃取三次，然后将有机相用无水MgSO4干燥后浓缩；以己烷/乙酸乙酯(1:1，v/v)为洗脱剂，将得到浓缩物进行硅胶色谱纯化，得到化合物4(黄色粉末状，产率为73％，纯度为99％)。化合物4的结构表征数据：1HNMR(400MHz,Chloroform-d)δ7.98(d,J＝8.1Hz,2H),7.86(dd,J＝11.9,8.3Hz,4H),7.70(s,2H),7.30(t,J＝7.7Hz,5H),7.20(t,J＝6.3Hz,6H),7.08(t,J＝7.3Hz,2H),6.62(d,J＝9.5Hz,1H),5.86(d,J＝8.8Hz,1H),5.40(t,J＝10.1Hz,1H),5.26(t,J＝9.7Hz,1H),4.66(q,J＝9.6Hz,1H),4.33(dd,J＝12.5,4.7Hz,1H),4.19(dd,J＝12.5,2.3Hz,1H),3.93(ddd,J＝10.0,4.9,2.2Hz,1H),2.14–2.08(m,9H),2.06(s,3H).13C NMR(101MHz,Chloroform-d)δ171.74,170.73,169.32,166.95,148.35,147.39,133.76,132.89,130.95,130.00,129.48,129.42,128.62,127.28,126.98,125.05,123.49,122.66,92.86,73.20,72.86,67.86,61.82,53.33,20.92,20.77,20.73,20.61.HRMS(MALDI-TOF,m/z):[M]calcd forC45H40N4O10S828.2465,found 828.2461.
TB-Glu(式IIb)的合成：将NaOH溶液(80mg)和化合物4(165.64mg，0.2mmol)添加到MeOH(30mL)中。然后在室温搅拌下脱乙酰反应2h，使用薄层色谱法(展开剂为二氯甲烷/甲醇，10:1，v/v)监测脱乙酰度，脱乙酰反应完毕后，使用盐酸(0.1mol/L)调节pH值至7.0，反应混合物用DCM(50mL)萃取三次，有机层用MgSO4干燥并浓缩，以DCM/MeOH(5:1,v/v)为洗脱剂，将得到的浓缩物进行硅胶色谱纯化，在50℃条件下旋蒸后在37℃条件下真空干燥24h，得到TB-Glu(黄色粉末状，产率为53％，纯度为99％)。
TB-Glu结构表征：1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ8.18–8.07(m,4H),8.06–7.95(m,4H),7.37(dd,J＝8.7,7.1Hz,4H),7.13(dd,J＝7.8,2.3Hz,8H),6.55(dd,J＝41.2,5.4Hz,1H),5.13(t,J＝3.9Hz,1H),4.98(dd,J＝10.6,5.4Hz,1H),4.71(dd,J＝35.7,6.3Hz,1H),4.52(dt,J＝37.2,5.8Hz,1H),4.11(q,J＝5.2Hz,1H),3.90–3.70(m,2H),3.68–3.65(m,1H),3.53(dt,J＝11.9,6.0Hz,1H),3.22(d,J＝5.3Hz,1H),3.17(d,J＝5.2Hz,1H).13C NMR(101MHz,DMSO-d6)δ166.58,153.83,148.09,147.35,139.86,132.82,131.12,130.76,130.73,130.19,129.38,129.22,128.21,128.06,127.81,125.04,124.11,122.73,90.94,72.65,71.54,70.58,61.64,55.94.HRMS(MALDI-TOF,m/z):[M]calcd for C37H32N4O6S660.2043,found 660.2054。
实施例3
将基础培养基于115℃下灭菌处理20～30min，冷却至室温，得到灭菌的基础培养基；基础培养基的组成为：葡萄糖25g/L，酵母提取物5g/L，蛋白胨5g/L，柠檬酸1.2g/L，磷酸氢二钠2.7g/L和去离子水。
将木醋杆菌单菌落接种到20mL灭菌的基础培养基中，在30℃条件下静置培养24h，得到木醋杆菌种子液。
将TPE-Glu(IIa)所示结构的聚集诱导发光小分子溶解于二甲基亚砜中，得到浓度为10μg/mL的聚集诱导发光小分子溶液。
将聚集诱导发光小分子溶液添加到灭菌的基础培养基中混合均匀，接种占基础培养基体积7％的木醋杆菌种子液，在30℃、恒温培养箱中静置培养4～5天，用蒸馏水冲洗除去表面的基础培养基及杂质后，置于浓度为0.5mol/L的氢氧化钠溶液在60℃条件下碱处理12h，以除去菌体蛋白和残余基础培养基，冷却至室温，用蒸馏水充分洗涤至洗液pH为中性，在30℃条件下真空干燥至恒重，得到聚集诱导发光高分子，即修饰有TPE的BC(简写为TPE-BC)。
图1为TPE-BC和BC的红外光谱图，由图1可知，a为TPE-BC，b为BC。由图3可知，TPE-BC在1108cm-1处出现了醚键拉伸峰，1452cm-1处出现了C＝O特征峰，1650cm-1处出现了C＝N特征峰，3441cm-1处出现了OH拉伸峰；BC在1108cm-1处,、1650cm-1处、3441cm-1处均出现了特征峰，但在1452cm-1处未出现峰，说明本发明制备得到具有上述结构的聚集诱导发光高分子TPE-BC。
图2为TPE-BC和BC在日光及365nm紫外光照射下的图，其中a和b为对比例1，c和d为实施例3。由图4可知，实施例3合成产物在365nm紫外光照射下由明亮的青蓝色荧光发射，BC没有明显的荧光，说明，本发明制备得到的TPE-BC为聚集诱导发光高分子，具有荧光性能，可以应用于荧光薄膜中。
实施例4
按照实施例3的方法制备聚集诱导发光高分子，与实施例3的区别在于，聚集诱导发光小分子具有式IIb所示的结构，得到聚集诱导发光高分子，即修饰有TB的BC分子(简写为TB-BC)。
图3为TB-BC和BC在日光及365nm紫外光照射下的图，其中，a为TB-BC，b为BC。由图3可知，TB-BC在1108cm-1处出现了醚键拉伸峰，1452cm-1处出现了C＝O特征峰，1650cm-1处出现了C＝N特征峰，3441cm-1处出现了OH拉伸峰；BC在1108cm-1处,、1650cm-1处、3441cm-1处均出现了特征峰，但在1452cm-1处未出现峰，说明本发明制备得到具有上述结构的聚集诱导发光高分子TB-BC。
图4为TB-BC和BC在日光及365nm紫外光照射下的图，其中，a和b为BC，c和d为TB-BC。由图4可知，TBG-BC合成产物在365nm紫外光照射下由明亮的橙黄色荧光发射，BC没有明显的荧光，说明，本发明制备得到的TB-BC为聚集诱导发光高分子，具有荧光性能，可以应用于荧光薄膜中。
实施例5
按照实施例4的方法制备聚集诱导发光高分子，与实施例4的区别在于静置培养时间不同，分别培养0、3、6、12、18、24、48、72、96h，通过激光共聚焦显微镜检测，检测结果如图5所示。由图5可知，培养3h后，木醋杆菌上附着了聚集诱导发光小分子，培养12h后，产生聚集诱导发光纤维，增长培养时间，聚集诱导发光纤维增加并逐渐聚集。
实施例6
将2g聚乙烯吡咯烷酮(K-30)溶于4mL无水乙醇中，得到K-30溶液；将2mg实施例3制备的TB-BC溶于1mL四氢呋喃中，得到TB-BC溶液；将TB-BC溶液加入到K-30溶液中后搅拌30min，得到静电纺丝液。在静电纺丝仪上进行静电纺丝，将静电纺丝液放入25mL注射器中，然后以0.005mm/s的推进速度泵入喷嘴，通过不锈钢注射器针头向静电纺丝液施加10kV正电压，针尖与收集器之间的距离保持在10～15cm，收集于铝箔上，得到TB-BC/PVP静电纺聚合物纤维膜。
对比例1
将2g聚乙烯吡咯烷酮(K-30)溶于5mL乙醇中，得到K-30溶液；在静电纺丝仪上进行静电纺丝实验，将K-30溶液放入25mL注射器中，然后以0.0051mm/s的推进速度泵入喷嘴，通过不锈钢注射器针头向聚合物溶液施加正电压(10kV)，针尖与收集器之间的距离保持在10～15cm，，收集于铝箔上，得到PVP静电纺聚合物纤维膜。
图6为TB-BC/PVP静电纺聚合物纤维膜和PVP静电纺聚合物纤维膜在日光及365nm紫外光照射下的图。由图6可知，在日光照射下，PVP静电纺聚合物纤维膜与TB-BC/PVP静电纺聚合物纤维膜的外观无显著差异；在紫外光照射下，PVP静电纺聚合物纤维膜无荧光，TB-BC/PVP静电纺聚合物纤维膜出现明显的黄色荧光。说明，本发明合成的聚集诱导发光高分子可以用于静电纺丝，合成静电纺丝薄膜，可以应用于荧光图案的制作。
对比例2
将基础培养基于115℃下灭菌处理20～30min，冷却至室温，得到灭菌的基础培养基；基础培养基的组成为：葡萄糖25g/L，酵母提取物5g/L，蛋白胨5g/L，柠檬酸1.2g/L，磷酸氢二钠2.7g/L和去离子水。
将木醋杆菌单菌落接种到20mL灭菌的基础培养基中，在30℃条件下静置培养24h，得到木醋杆菌种子液。
在灭菌的基础培养基中接种占基础培养基体积7％的木醋杆菌种子液，在30℃、恒温培养箱中静置培养4～5天，用蒸馏水冲洗除去表面的基础培养基及杂质后，置于浓度为0.5mol/L的氢氧化钠溶液在60℃条件下碱处理12h，以除去菌体蛋白和残余基础培养基，冷却至室温，用蒸馏水充分洗涤至洗液pH为中性，在30℃条件下真空干燥至恒重，得到具有式III所示结构的高分子(细菌纤维素，简写为BC)。
Figure BDA0003352351150000211
对比例3
物理浸泡法合成的聚集诱导发光高分子
将具有式IIa所示结构的聚集诱导发光小分子单体溶解于二甲基亚砜中，得到浓度为10μg/mL的聚集诱导发光小分子溶液。
将对比例2制备的高分子BC置于聚集诱导发光小分子溶液中，在37℃条件下静置5天，用蒸馏水冲洗除去表面的杂质后，置于浓度为0.5mol/L的氢氧化钠溶液在60℃条件下碱处理12h，以除去菌体蛋白，冷却至室温，用蒸馏水充分洗涤至洗液pH为中性，在30℃条件下真空干燥至恒重，得到聚集诱导发光高分子。
对比例4
Figure BDA0003352351150000221
按照实施例3的方法制备聚集诱导猝灭高分子(5CF-BC)，与实施例3的区别在于，用聚集诱导猝灭小分子单体替换聚集诱导发光小分子单体，聚集诱导猝灭小分子单体具有式IV所示的结构，合成路线见文献(Anatural in situ fabricationmethod offunctionalbacterial cellulose using a microorganism.Nat.Commun.2019,10,437)式Ⅳ，最终得到目标产物。
测试例
(1)荧光性能测试
分别将BC、5CF-BC、TPE-BC和TB-BC溶解于THF中，配制成浓度为1mg/mL的高分子溶液，利用荧光光度计测试高分子溶液的荧光光谱。
图7为TPE-BC的荧光激发及发射图谱，其中，a为激发图谱，b为发射图谱；由图7可知，TPE-BC的斯托克斯位移为125nm。
图8为TB-BC的荧光激发及发射图谱，其中，a为激发图谱，b为发射图谱，由图8可知，TB-BC的斯托克斯位移为130nm。
图9为5CF-BC的荧光激发及发射图谱其中，a为激发图谱，b为发射图谱。由图9可知，而5CF-BC的斯托克斯位移大约为40nm。
说明，具有AIE效应的功能化BC分子TPE-BC、TB-BC的斯托克斯位移比具有ACQ效应的功能化BC分子5CF-BC的斯托克斯位移大很多；其中，斯托克斯位移＝发射光谱峰值处波长-激发光谱峰值处波长。
图10为TPE-BC、BC的荧光图谱，其中，a为TPE-BC，b为BC。由图10可知，TPE-BC在500nm处出现了明显的荧光发射峰，而BC在500nm处没有荧光发射峰，没有荧光产生。
图11为TB-BC、BC的荧光图谱，其中，a为TB-BC，b为BC。由图11可知，TB-BC在570nm处出现了明显的荧光发射峰，而BC在570nm处没有荧光发射峰，没有荧光产生；说明，本发明提供的制备方法成功合成了具有荧光的聚集诱导发光高分子。
(2)激光共聚焦显微镜测试
分别对BC、TPE-BC、TB-BC、TB/BC和5CF-BC进行激光共聚焦显微镜测试，测试结果如图12～13所示。图12为BC、5CF-BC、TPE-BC的激光共聚焦显微镜图，其中，a为BC，b为5CF-BC，c为TPE-BC。由图12可知，BC没有荧光，TPE-BC出现较强的均匀的青蓝色荧光，5CF-BC出现较弱的青蓝色荧光。说明使用具有AIE效应的小分子合成的聚合物比具有ACQ效应的小分子合成的聚合物荧光更强。
图13为BC、TB/BC和TB-BC的激光共聚焦显微镜图，其中，a为BC，b为TB/BC，c为TB-BC。由图13可知，BC没有荧光，TB-BC出现较强的均匀的橙黄色荧光，TB/BC出现较弱且不均匀的橙黄色荧光。物理浸泡法合成聚集诱导发光高分子在激光共聚焦显微镜下观察荧光分布不均匀，而生物合成的聚集诱导发光高分子在激光共聚焦显微镜下观察荧光分布均匀。
(3)溶解性测试
对TB-BC和BC进行溶解性测试，分别取1mg TB-BC和BC溶解于1mL四氢呋喃中，在室温、400W条件下超声振荡3min，TB-BC完全溶解，而BC没有溶解。说明，本发明制备合成的聚集诱导发光高分子可以溶解于四氢呋喃中。
(4)扫描电子显微镜
对TB-BC进行扫描电子显微镜表征，结果如图14所示。由图14可知，本发明制备的聚集诱导发光高分子由直径100nm的纤维组合而成。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种聚集诱导发光高分子，其特征在于，具有式I-1～I-3所示结构中的任意一种：
Figure FDA0004034418750000011
所述n为1500～6000。
2.权利要求1所述聚集诱导发光高分子的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将聚集诱导发光小分子单体置于基础培养基中后接种菌种子液，将得到的反应液进行培养，得到聚集诱导发光高分子；
所述聚集诱导发光小分子单体具有式IIa、式IIb或式IIc所示的结构：
Figure FDA0004034418750000012
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述反应液中聚集诱导发光小分子单体的浓度为0.001～1mg/mL。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述基础培养基的化学组成包括：葡萄糖20～30g/L、酵母提取物4～6g/L、蛋白胨4～6g/L、柠檬酸1.1～1.3g/L、磷酸氢二钠2.3～2.9g/L和水。
5.根据权利要求2或4所述的制备方法，其特征在于，所述菌种子液的接种量为培养基体积的1～50％；所述菌种子液的细菌细胞密度(OD600)为0.6～1.2。
6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述培养的温度为20～45℃，时间为2～8天。
7.权利要求1所述聚集诱导发光高分子或权利要求2～6任一项所述制备方法得到的聚集诱导发光高分子在发光二极管、生物成像、荧光薄膜、生物传感器或手性分离中的应用。
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