[發明專利]雙功能化水凝膠聚合物復合材料、其制備方法和用途

有效

• 申請號: 201611181721.2
• 申請日: 2016-12-19
• 公開（公告）號: CN106833618B
• 公開（公告）日: 2019-04-05
• 發明（設計）人: 崔華;劉雅婷;沈雯
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: C09K11/06
• 分類號: C09K11/06;C09K11/60;C08L5/08;C08K5/25;C08K3/16;C08K3/30;G01N21/76;F21K2/06
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 吳勝周

本發明涉及一種雙功能化水凝膠聚合物復合材料、其制備方法和應用。更具體地，本發明涉及一種雙功能化水凝膠聚合物復合材料，其包含：殼聚糖水凝膠聚合物、過渡金屬離子以及通式(I)的化合物，其中A環表示C6?C14芳基；R₁和R₂獨立地表示氫、端基被氨基取代或未取代的直鏈或支鏈(C1?C30)烷基，前提條件是該NR₁R₂具有至少一個NH₂端基。本發明的雙功能化水凝膠聚合物復合材料在氧化劑存在下具有高發光強度和長時間持續發光的特點，能夠用作光源以及用于生物傳感器、分子顯微成像、細胞顯微成像或生物樣品分析。

技術領域

本發明涉及一種含化學發光片段和發光增強片段的雙功能化水凝膠聚合物復合材料、及其制備方法及應用。

背景技術

化學發光功能化復合材料因其優良的發光特性近年來備受關注，在生命科學、材料工程學、環境科學等領域有著廣闊的應用前景。例如現有技術將具有化學發光性能的N-(4-氨基丁基)-N-乙基異魯米諾和金屬離子催化劑雙功能化到金納米粒子的表面(Liu，M；Zhang，H；Shu，J；Liu，X；Li F；Cui，H；Analytical Chemistry 2014，86，2857-2861.)。這種雙功能化的納米金復合材料展現出優異的化學發光特性，然而合成的雙功能化的復合材料在黑暗環境中仍不具有可見性，且達到最大光強后，發光強度很快降低，這在一定程度上限制了其在作為光源，化學發光顯微成像等方面的應用。

水凝膠具有三維彈性網絡狀結構，它是通過物理或化學交聯形成的一種親水的聚合物，能夠實現對小分子、蛋白質及其它大分子的緩釋作用，這一性質使其成為新型功能化復合材料的理想選擇。

常見的具有發光性質的生物如螢火蟲、化學發光材料如熒光棒等，其中螢火蟲持續發光是通過加速氧化熒光素對熒光素酶的釋放，使熒光素酶快速恢復并不斷催化發光反應，從而達到持續發光的效果。而熒光棒采用的過氧化草酸酯發光體系，通過選擇適當的具有反應活性的芳基草酸酯或選擇合適的催化劑如有機強酸，可以得到延續性的化學發光。其中苯環取代基吸電子能力越強，越有利于中間體的生成，也越易于產生高強度高量子效率的化學發光反應。而加入有機強酸或酸酐則是抑制化學反應的進行，使光能以較平穩的趨勢長時間的釋放。N-(4-氨基丁基)-N-乙基異魯米諾，作為已知的發光物質其，液相化學發光本身不具有持續發光的特點，加入的金屬離子催化劑后只能提高發光強度，而不能增加發光的持續性。

Erick Leite Bastos等人(Luminescence 2007；22：113-125)報道了PVP水溶液、魯米諾(luminol)、高鐵血紅素溶液，氮氣保護下低溫汞燈照射光交聯成水凝膠，加入H₂O₂后檢測，進行了一些控制濃度的基礎研究。但是從該報道中可以看出，當向魯米諾和高鐵血紅素的標準體系中加入PVP后，原標準體系的發光強度降低了近75％。換言之，PVP水凝膠會對魯米諾化學發光體系的光強性質產生很不利的影響。此外，該報道并未揭示水凝膠將有助于提高發光持續性。

Qigang Wang等人(CHEMISTRY，“Bioinspired Supramolecular Confinement ofLuminol and Heme Proteins to Enhance Chemiluminescent Quantum Yield”)報道了凝膠因子先加熱形成溶液、再加入魯米諾、高鐵血紅素混合加熱再冷卻到室溫成膠，該方法得到的水凝膠在化學發光量子產率方面提高了四倍，并在化學發光半衰期方面提高了六倍。但是，所述水凝膠在300秒后基本不再發光。因此，在發光持續性方面，該水凝膠依然不能滿足需求。

因此，本領域需要一種具有高強度且長時間持續化學發光的復合材料。

發明內容

本發明的一個目的在于提供一種新型水凝膠聚合物復合材料，其能夠高強度且長時間持續化學發光。