[發明專利]一種熒光比率式共聚高分子溫度計及其制備與應用

有效

• 申請號: 202010249916.6
• 申請日: 2020-04-01
• 公開（公告）號: CN113493538B
• 公開（公告）日: 2023-03-24
• 發明（設計）人: 師文生;梁森;穆麗璇
• 申請（專利權）人: 中國科學院理化技術研究所
• 主分類號: C08F220/54
• 分類號: C08F220/54;C08F220/36;C08F220/30;C08F230/02;G01K11/20;C09K11/06;C09K9/02
• 代理公司: 北京正理專利代理有限公司 11257
• 代理人: 趙曉丹

本發明公開了一種熒光比率式共聚高分子溫度計及其制備與應用。該溫度計通過將A):N?異丙基丙烯酰胺(NIPAM)??溫敏單元、B):N,N?二甲基丙烯酰胺(DMAA)??溫敏區間調節劑、C):3?乙酰基?7?(2?甲基丙烯酰氧基乙氧基)香豆素(CMA)??熒光共振能量轉移中的能量給體、D)：4?(6?丙烯酰氧基己基氨基)?7?硝基?2,1,3?苯并惡二唑(NBD)???受體、E)：烯丙基三苯基膦分子(ATPPB)??靶向基團五種單體共聚，構建了能量轉移的線粒體熒光比率溫度計。本發明還可以通過改變溫敏單元和溫敏區間調節劑在共聚高分子中的比例，實現對該溫度計溫敏區間的調整。

技術領域

本發明涉及熒光共聚高分子溫度計領域，特別涉及一種熒光比率式共聚高分子溫度計及制備與其在線粒體測溫中的應用。

背景技術

溫度是一個非常重要的物理參數，在很多的物理、化學、生物過程中都有著非常重要的作用。作為細胞內的能量工廠，線粒體在氧化營養物質時，所釋放的部分能量除了被轉化為ATP外，還會有很大一部分能量以熱量的形式散發，從而維持并影響線粒體的溫度。線粒體的溫度變化能反映并影響線粒體的生理活動，而其生理活動與生物體的健康狀態密切相關。例如，人類線粒體異常會導致線粒體病，線粒體病是包括線粒體肌病、MERRF-線粒體肌病和線粒體腦肌病等在內的一大類遺傳代謝病。因此，實現線粒體的溫度檢測有利于探究線粒體的生理活動，并揭示線粒體病等疾病的病理。

線粒體的直徑在0.5-1.0μm左右，熱電偶等傳統溫度計由于尺寸較大而無法實現線粒體的溫度檢測。近年來，基于溫敏高分子聚(N-異丙基丙烯酰胺)(PNIPAM)的熒光比率溫度計由于尺寸小，準確性好，生物兼容性好等優點而得到了廣泛的關注。然而，基于PNIPAM的熒光溫度計在進行線粒體測溫時面臨兩個問題。首先，有報道稱線粒體的溫度高達48℃(Mitochondria are physiologically maintained at close to 50℃.PLOSBiology 16,e2003992)，而基于PNIPAM的熒光溫度計量程一般在28-42℃(Intracellulartemperature sensing by a ratiometric fluorescent polymerthermometer.J.Mater.Chem.B,2014,2,7544等)，這就限制了該類溫度計在線粒體測溫方面的應用。其次，線粒體的溫度即便有微弱的變化也能反映重要的生理變化，現有PNIPAM基熒光比率溫度計的靈敏度依然需要進一步提高，以更加深入地探究與溫度相關的生理活動。

因此，將PNIPAM基熒光比率溫度計的溫敏區間往高溫區調節，并進一步提高其靈敏度，對其在線粒體測溫中的應用具有十分重要的意義。

發明內容

本發明的第一個目的在于提供一種熒光比率式共聚高分子溫度計。

本發明的第二個目的在于提供一種熒光比率式共聚高分子溫度計的制備方法。

本發明的第三個目的在于提供以上熒光比率式共聚高分子溫度計在線粒體測溫中的應用。

為達到上述目的，本發明采用下述技術方案：

第一方面，本發明提供一種熒光比率式共聚高分子溫度計，該共聚高分子溫度計的共聚單體包括：

作為溫敏單元的共聚單體A；

作為溫敏區間調節劑共聚單體B；

分別作為熒光共振能量轉移中的能量給體和受體以實現比率式的熒光溫度檢測的共聚單體C和共聚單體D；以及

作為靶向基團的帶有正電荷的共聚單體E；以實現溫度計對線粒體的定位，可實現本發明的熒光比率式共聚高分子溫度計在線粒體測溫中的應用。

其中，所述共聚單體A(溫敏單元)為N-異丙基丙烯酰胺(NIAPM)；

所述共聚單體B(溫敏區間調節劑)為N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAA)；