[發明專利]一種水溶性超支化熒光聚合物及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 201310456288.9
• 申請日: 2013-09-29
• 公開（公告）號: CN103539951A
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發明（設計）人: 尹梅貞;許澤軍;何碧程;劉柯蘭;沈杰
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: C08G83/00
• 分類號: C08G83/00;C09K11/06;C12N15/87
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 張水俤

技術領域

本發明屬于超支化聚合物合成技術領域，特別涉及一種水溶性超支化熒光聚合物及其制備方法，并將其作為基因載體高效快速轉染活細胞。

背景技術

伴隨先進生物技術療法的發展，基因導入體系變得更加重要。目前常用的基因傳遞系統主要有病毒載體和非病毒載體兩大類，病毒載體由于其自身的結構會產生免疫反應和細胞毒性，安全性較差，從而限制了它們的應用范圍。研發具有安全性的非病毒基因載體一直是生物材料領域的熱點研究課題。目前研究較多的非病毒基因載體體系主要有陽離子多聚合物型載體、可生物降解的聚合物體系、多復合物脂質體體系、熱敏型聚合物體系等。其中，陽離子型基因載體有聚乙烯亞胺（PEI）、聚賴氨酸（PLL）以及聚酰胺-胺型樹枝狀高分子（PAMAM）等。

苝酰亞胺及其衍生物具有很好的光、熱、化學穩定性、熒光量子產率非常高（接近1）、窄的熒光發射峰、能夠與細胞背景熒光(395-479nm)分開以及優異的染色性能，已廣泛應用于有機光電器件、激光染料以及生物熒光探針領域。

近年來，此類化合物開始應用于生物領域，如蛋白質靶向標記、細胞特異性標記和基因載體等，然而水溶性差這一缺點，直接影響了其在此領域的應用。因此提高此類化合物的水溶性及在水溶液中保持高熒光量子產率具有非常重要的意義。

超支化聚合物由于具有高度獨特的結構特征、合成方法和應用領域而引起了聚合物科學家們濃厚的興趣。其分子內部存在著大量空腔、攜帶大量的表面官能團，能夠廣泛應用于生物醫藥領域，如藥物載體和基因載體等。目前所合成的以苝酰亞胺衍生物為熒光核的超支化聚合物具有良好的水溶性、生物相容性，然而，該類以苝酰亞胺為核的超支化聚合物呈現電中性，目前還沒有將它們應用于藥物載體和基因載體等方面的相關報道。因而，發明一種簡單、高效的制備水溶性的以苝酰亞胺為核的陽離子型超支化熒光聚合物的方法，對于其在生物醫藥領域（如細胞標記、藥物載體、基因載體等）具有非常重要的意義。

發明內容

本發明的目的在于提供一種以苝酰亞胺衍生物及其類似物作為熒光核的水溶性超支化聚合物及其合成方法。本發明采用多步投料的方法，通過邁克爾加成反應制備了攜帶胺基官能團的超支化熒光聚合物。該方法合成的超支化熒光聚合物具有良好的水溶性和生物相容性，能夠進入活細胞，并且能與負電性的DNA或RNA通過靜電作用力結合，從而可以作為基因載體攜帶外源核酸構件DNA或RNA進入細胞。

本發明所述的水溶性超支化熒光聚合物的制備方法，包括以下步驟：

1）將0.16mmol多環芳香族烴或者多環芳香族烴的衍生物和N,N-亞甲基雙丙烯酰胺按摩爾比(1:8)-(1:20)混合，反應條件為：加入到4.0-7.0mL甲醇和水的混合溶劑里，甲醇和水的體積比為(3:1)-(5:1)，然后在氮氣氛圍下室溫攪拌1-100h，之后在48-53℃反應2-4天，等反應溫度降到室溫后，用體積比為(3:1)-(4:1)的乙醚和正己烷混合液洗滌，真空干燥得到紅色固體中間產物；

2）將步驟1）得到的紅色固體中間產物和胺乙基哌嗪加入到4.0-7.0mL甲醇和水的混合溶劑里，紅色固體中間產物的丙烯酰胺基團與胺乙基哌嗪的摩爾比為(1:1)-(1:3)，甲醇和水的體積比為(3:1)-(5:1)，然后在氮氣氛圍下室溫攪拌反應56-100h，最后用體積比為(5:1)-(6:1)的乙醚和正己烷混合液洗滌，真空干燥得到水溶性超支化熒光聚合物。

將步驟2）得到的水溶性超支化熒光聚合物與N,N-亞甲基雙丙烯酰胺混合，按步驟1）的反應條件和步驟2）重復操作1-3次，得到不同氨基數目的水溶性超支化熒光聚合物；步驟2）得到的水溶性超支化熒光聚合物的氨基與N,N-亞甲基雙丙烯酰胺的摩爾比為(1:2)-(1:6)。

所述的多環芳香族烴為萘、芘、苝、或terylene；所述的多環芳香族烴的衍生物為萘的衍生物、芘的衍生物、苝的衍生物、或terylene的衍生物。

所述的多環芳香族烴的衍生物的結構式如下：

一種水溶性超支化熒光聚合物PDI-HPAA的制備方法為：