[發明專利]一種識別甲醛的近紅外熒光聚合物探針及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201910363791.7
• 申請日: 2019-04-30
• 公開（公告）號: CN110128566B
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發明（設計）人: 張懷紅;周桃;于琴;楊正瑩;倉輝;蔡照勝
• 申請（專利權）人: 鹽城工學院
• 主分類號: C08B37/08
• 分類號: C08B37/08;C09K11/06;G01N21/64;G01N21/359
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 曹翠珍

本發明公開了一種識別甲醛的近紅外熒光聚合物探針及其制備方法和應用，具體公開了式Ⅰ結構的近紅外熒光聚合物探針。本發明提供的聚合物探針是由近紅外熒光分子與生物相容性殼聚糖經過化學反應而成，其中，所述近紅外熒光分子作為近紅外熒光響應單元，能夠與甲醛發生化學反應發出紅光，實現對甲醛的特異性響應；殼聚糖作為聚合物的主鏈構成單元，賦予聚合物探針良好的水溶性和生物相容性。本發明提供的近紅外熒光聚合物探針可用于水溶液中、活細胞內及活體內的甲醛檢測及成像，在環境監測、生物成像與傳感方面具有重要的應用前景。式Ⅰ。

技術領域

本發明屬于高分子材料與化學傳感器領域，具體涉及一種識別甲醛的近紅外熒光聚合物探針及其制備方法和應用。

背景技術

甲醛是一種具有特殊刺激性氣味的無色氣體，被確認為具有強烈的致癌和促癌作用，對人的眼睛、鼻、呼吸道和皮膚等易暴露器官產生傷害。目前，生活環境中甲醛主要來源于酚醛及脲醛樹脂、紡織品助劑和防腐劑等人類生產活動以及某些有機化合物的代謝和降解。甲醛也是人體內源性物質，可以通過氨基脲敏感胺氧化酶和賴氨酸特異性組蛋白去甲基化酶1等生物酶催化產生。研究發現，甲醛對人的空間記憶和認知能力的形成起著重要作用。然而，當血液中甲醛濃度超標時，會導致一些疾病的發生，比如癌癥、神經組織退化、糖尿病、老年癡呆癥和慢性肝功能紊亂等。因此，有效地監測或監控生物樣品或環境樣品中的甲醛具有重要的現實意義。

目前，一些用于甲醛檢測的小分子熒光探針已有報道。專利CN201610077333和專利CN2015109227960涉及的探針熒光最大發射波長僅530nm，離理想的近紅外成像窗口650-900nm差距較大，這會給細胞帶來光致毒性，還會誘導組織自發熒光干擾(短波長的發射光成為組織中生物熒光分子的激發光)；已報道的熒光探針多是非水溶性的熒光有機小分子，這些熒光小分子在生物環境中容易被生物酶破壞，限制了其在生命科學、醫學等領域中的應用。因此，設計合成出既適用于溶液環境中甲醛檢測，又適合于細胞內甲醛水平檢測，并且探針使用量少、安全低毒、實現對細胞內甲醛的監測，以便進一步輔助相應疾病治療和病理的研究，是本領域人員需要不斷去探索和創造的內容。

發明內容

為了克服現有技術中的上述缺陷，本發明旨在提供一種識別甲醛的近紅外熒光聚合物探針及其制備方法和應用。本發明的核心在于利用方酸菁近紅外熒光和殼聚糖生物相容性。與小分子熒光探針相比，本發明的聚合物探針是以廉價易得的殼聚糖聚合物鏈為基礎，利用多個肼-方酸菁識別位點和鄰近羥基的協同結合作用來富集低濃度甲醛污染物。因此，甲醛與探針的特異性化學反應顯著加快，縮短熒光響應時間、提高響應靈敏度。

本發明的第一目的是提供一種識別甲醛的近紅外熒光聚合物探針，解決現有甲醛傳感器細胞毒性、穩定性和水溶性問題。本發明所述的識別甲醛的近紅外熒光聚合物探針，其通式結構為式Ⅰ：

式Ⅰ。

本發明第二個目的是提供所述識別甲醛的近紅外熒光聚合物探針的制備方法，具體步驟如下：以殼聚糖為聚合物主鏈，通過酰胺化反應引入識別甲醛的方酸菁衍生物即紅外熒光分子，得到含有聯氨-方酸菁衍生物基團的殼聚糖衍生物。

優選的，所述近紅外熒光分子具有式Ⅱ結構：

式Ⅱ。

優選的，所述殼聚糖與近紅外熒光分子Ⅱ的質量份數為：殼聚糖1～3份，近紅外熒光分子Ⅱ5～10份。

優選的，所述殼聚糖的分子量Mw為5kDa～20kDa，脫乙酰度為0.8～0.95。

優選的，所述組合催化劑為N-羥基丁二酰亞胺和1-乙基-(3-二甲氨基丙基)碳二亞胺。

優選的，所述N-羥基丁二酰亞胺、近紅外熒光分子Ⅱ與1-乙基-(3-二甲氨基丙基)碳二亞胺的摩爾比為1:1:3-5。