含苝酰亞胺-芘單元水溶性熒光聚合物的合成與生物成像.pdf

1、近年來，熒光共軛聚合物因其獨(dú)特的電子和光學(xué)性能，在熒光傳感器、化學(xué)傳感器、有機(jī)太陽能電池和非線性光學(xué)材料等多個領(lǐng)域發(fā)揮了重要作用，吸引了研究者的廣泛關(guān)注。而水溶性熒光聚合物作為熒光聚合物的一個分支，已經(jīng)在生命科學(xué)和醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域顯示了巨大的應(yīng)用潛力。本文旨在設(shè)計(jì)合成一種高效、靈敏、生物相容性好、光穩(wěn)定性好、光穿透力強(qiáng)且對生物體傷害較小的熒光探針，使其在生物領(lǐng)域發(fā)揮作用。論文的主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下：
　　1、用反應(yīng)條件溫和的Suzuk

2、i偶聯(lián)反應(yīng)合成了含苝酰亞胺-芘單元的化合物(B5)，分子內(nèi)關(guān)環(huán)反應(yīng)后合成了含苝酰亞胺-芘單元的平面共軛分子(B6)，再將B6經(jīng)多步化學(xué)修飾得到ATRP反應(yīng)的引發(fā)劑(B9和B12)。然后分別以B9和B12為引發(fā)劑，2-(2',3',4',6'-四-O-乙?；?α-D-吡喃甘露糖基氧基)甲基丙烯酸乙酯(M2)為單體，通過 ATRP反應(yīng)制備油溶性聚合物 P1和 P3；脫除乙?；Ｗo(hù)后得到含苝酰亞胺-芘共軛單元水溶性熒光聚合物P2和P4。通過F

3、TIR、NMR、MALDI-TOF-MS、GPC、UV-Vis和PL等對合成的各步化合物和聚合物進(jìn)行了表征與測試。結(jié)果表明：P1和 P3的數(shù)均分子量分別為13000 g?mol-1和10200 g?mol-1，分子量多分散性指數(shù)(PDI)分別為1.10和1.27。P2和P4的峰位分子量分別為9000 g?mol-1和7700 g?mol-1。
　　2、P2的最大特征紫外吸收峰相對于P1和B6的發(fā)生了21 nm和25 nm的紅移；P

4、4的最大紫外吸收峰相對于P3和B6的發(fā)生了25 nm和31 nm的紅移。對應(yīng)熒光光譜發(fā)射峰也發(fā)生了紅移，P2的最大熒光發(fā)射峰相對于P1和B6的發(fā)生了39 nm和42 nm的紅移；P4的最大熒光發(fā)射峰相對于P3和B6的發(fā)生了39 nm和48 nm的紅移。P2和P4在水中的最大熒光發(fā)射峰在682 nm和688 nm處，達(dá)到了近紅外區(qū)(＞650 nm)。
　　3、由于P2和P4實(shí)現(xiàn)了水溶且相對數(shù)均分子量較大，所以其相對熒光量子產(chǎn)率不是很

5、高，P2和P4在水中熒光量子產(chǎn)率分別為0.07和0.05。熒光衰減圖的結(jié)果顯示，聚合物P1和P2表現(xiàn)出雙重?zé)晒馑p指數(shù)，有兩個熒光壽命；P1的熒光壽命為1.8213 ns(9.85％)和4.6522 ns(90.15%)，平方差為1.148；P2的熒光壽命為1.2776 ns(31.7%)和7.0472 ns(68.3%)，平方差為1.392。而小分子熒光化合物B6則表現(xiàn)出單重?zé)晒馑p指數(shù)和一個熒光壽命，熒光壽命是4.4928 ns，平

6、方差為1.100。P3表現(xiàn)出單重?zé)晒馑p指數(shù)和一個熒光壽命，熒光壽命是4.7172 ns，平方差為1.326。P4表現(xiàn)出雙重?zé)晒馑p指數(shù)，有兩個熒光壽命，分別是3.7828 ns(12.53%)和8.1291 ns(87.47%)，平方差為1.012。
　　4、通過635 nm激光器在相同條件，相同時(shí)間對Cy5、P2和P4的激光照射測試數(shù)據(jù)表明：在12 min時(shí)，Cy5的紫外吸光度和熒光強(qiáng)度均衰減了50%以上；而P2和P4的紫外基

7、本無變化，熒光強(qiáng)度衰減均低于50%。表明P2和P4的光穩(wěn)定性明顯優(yōu)于Cy5。
　　5、在0-600 s時(shí)間內(nèi)，P2和P4分別與刀豆蛋白A(Con A)絡(luò)合后，兩者紫外吸光度變化趨勢基本類似，而P2和P4分別與Con A絡(luò)合后，P2的熒光強(qiáng)度增強(qiáng)，P4的熒光強(qiáng)度基本保持不變。
　　6、P2和P4的細(xì)胞毒性和光學(xué)細(xì)胞成像實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：P2濃度小于100μg?mL-1，與 HeLa細(xì)胞培養(yǎng)時(shí)間低于72 h，細(xì)胞存活率都達(dá)到了85%

8、以上；P4濃度小于100μg?mL-1，與HepG2細(xì)胞培養(yǎng)時(shí)間低于72 h，細(xì)胞存活率都達(dá)到了80%以上。300μg?mL-1的P2和不同濃度的P4(1μg?mL-1-300μg?mL-1)能夠進(jìn)入HeLa細(xì)胞，且HeLa細(xì)胞的形態(tài)和數(shù)量沒有發(fā)現(xiàn)明顯變化，細(xì)胞內(nèi)發(fā)射出較強(qiáng)的熒光。所以 P2和 P4不僅具有很好的細(xì)胞相容性，而且實(shí)現(xiàn)了細(xì)胞內(nèi)的光學(xué)成像，為其作為熒光探針應(yīng)用于生物領(lǐng)域提供了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。
　　本文不僅成功地解決了苝酰亞胺