[發(fā)明專利]一種端基為熒光基團芘的水溶性陽離子聚電解質及其制備方法及應用

有效

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• 申請日: 2012-07-16
• 公開（公告）號: CN103012639A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發(fā)明（設計）人: 王國杰;趙敏;楊領葉;張瑞辰
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: C08F120/34
• 分類號: C08F120/34;C08F8/44;C09K11/06;C07C213/08;C07C219/06;C12Q1/68;G01N21/64
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司 11401
• 代理人: 皋吉甫

技術領域

本發(fā)明涉及一種熒光高分子聚合物及其制備方法，尤其涉及一種端基為熒光基團芘的水溶性陽離子聚電解質及制備方法，并通過與DNA相互作用后的熒光性能變化實現(xiàn)對核酸分子堿基序列結構的高效、穩(wěn)定、特異性識別，屬于功能高分子，材料及熒光傳感等技術領域。

背景技術

核酸分子堿基序列的定量分析和特異識別對生物醫(yī)學領域的發(fā)展具有重要意義。核酸的檢測方法多種多樣，其中，熒光檢測系統(tǒng)因其選擇性好、靈敏度高而被廣泛應用。特別是熒光高分子在檢測生物大分子方面的研究已引起國內外科學工作者的密切關注。芘由于能通過多種方式進行化學修飾，熒光量子產率較高以及其熒光強度受環(huán)境因素如溶劑，核酸堿基等影響較大而被廣泛應用到核酸檢測中。熒光基團芘以共價鍵連接的核酸分子探針由于其在與堿基序列互補的核酸分子雜化形成復鏈后熒光性能發(fā)生改變而被用于熒光探針特異性識別核酸分子。同時它也能克服一些小分子熒光染料如吖啶、菲啶類染料和菁類染料對核酸分子的序列不能特異識別的不足。比利時魯汶大學研究人員設計合成了一類新型熒光探針,芘修飾的以HNA、RNA和DNA為骨架的寡核苷酸熒光探針，探針分子與靶向分子雜化后，芘的單體態(tài)熒光（380nm）大大增強而激基復合物熒光（480nm）消失（ChemBioChem.2009,10,1175-1185）。美國Hrdlicka教授等研發(fā)的芘修飾的寡核苷酸熒光探針，可通過雜化誘導熒光增強和特異性鳥苷酸熒光淬滅機制有效地來識別單核苷酸多態(tài)性（Chem.Commun.2010,46,4929-4931）。日本Yamana等合成了一種芘修飾的RNA和DNA熒光探針，發(fā)現(xiàn)RNA探針在與靶向RNA雜化后熒光大大增強，而DNA熒光探針在與靶向DNA雜化后熒光并未有明顯的變化（Nucleic?Acids?Res.2005,33,5887-5895）。還有一類發(fā)夾式熒光探針，其分子具有發(fā)夾結構，熒光功能基團A和B位于探針分子的兩端，即發(fā)夾結構分子的莖部。美國佛羅里達大學的Tan等對發(fā)夾式分子信標檢測DNA/RNA核酸分子進行了廣泛深入研究。但是這些標記型熒光探針需要將熒光基團通過共價鍵連結到寡聚核酸分子鏈上以實現(xiàn)特異性識別核酸分子，其中的合成與操作較繁雜，花費較高。

近年來，共軛聚電解質作為熒光探針檢測蛋白質、核酸等生物大分子的研究倍受青睞。這種共軛聚電解質可與生物大分子形成靜電組裝體，通過熒光共振能量轉移或電子轉移等機制使其熒光性能改變，進而對生物大分子進行檢測。加州大學的Bazan教授，中國科學院化學研究所，中國科學院長春應用化學研究所的研究人員對共軛聚電解質熒光檢測生物大分子進行了深入研究，取得了重要科研成果。Bazan等利用堿基序列互補的DNA核酸分子與固定在基片上的電中性肽核酸靶向雜化形成復鏈，陽離子共軛聚電解質通過靜電吸附連結到核酸復鏈，從而使基片顯示共軛聚電解質的熒光（Chem.Commun.2004,2508-2509）。這種技術為無標記熒光探針特異性識別核酸分子開辟了新的研究方向。但這項技術的制備較復雜，且被固定的肽核酸是單分子膜，會限制雜化復鏈吸附熒光聚電解質的數(shù)量，從而使檢測的熒光強度受限。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種端基為熒光基團芘的水溶性陽離子聚電解質，其結構通式如下：

CH₃；R₂=CH₃,CH₂CH₃,CH₂CH₂CH₃,CH₂CH₂CH₂CH₃；X₁=Cl,I,Br；X₂=I，Br。

本發(fā)明的另一個目的是提供所述的端基為熒光基團芘的水溶性陽離子聚電解質的制備方法，通過以下步驟實現(xiàn)：

(1)合成原子轉移自由基聚合引發(fā)劑的溴代反應：

將芘甲醇溶于干燥THF和三乙胺，并置于反應容器中，冰水浴中冷卻到0-5攝氏度。逐滴加入1-2當量的2-溴-異丁酰溴和四氫呋喃的混合溶液，在室溫下回流反應8個小時。反應完成后，兩次抽濾掉不溶物溴胺鹽，旋蒸除去大部分的四氫呋喃溶劑。剩余物質用二氯甲烷稀釋，并用飽和碳酸鉀溶液萃取，有機相通過無水硫酸鎂干燥過濾后旋蒸得到粗產物，用無水甲醇重結晶，真空干燥得淡黃色固體。

(2)采用原子轉移自由基聚合制備端基為熒光基團芘的聚（甲基）丙烯酸二甲氨乙酯：