[发明专利]一种pH响应的双荧光功能聚合物纳米微球及其在肿瘤组织检测中的应用

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种pH响应的双荧光功能聚合物纳米微球及其用于制备肿瘤组织检测中应用的荧光材料。

背景技术

智能材料是对环境具有可感知、可响应并具有功能发现能力的新型材料。主要有温度敏感、pH敏感、电敏感、光、磁及生物敏感性水凝胶材料。智能材料虽然研究、开发的历史不长，但是由于其独特的性能不仅在工农业生产及日常生活方面得到了广泛应用，而且对发展高新技术起着重要作用。近年来，智能材料的研究工作空前活跃，其中具有智能行为的新型高分子及其水凝胶发展最为迅速。这类高分子能感知出周围环境条件，如温度、酸度、压力、声波、电场、磁场、光波等变化，同时产生性能改变。因此，在化学传感器、转化器、微型开关、人工肌肉、药物缓释、固定化酶等领域具有良好的应用前景。

在过去几十年，细胞标记技术的发展备受关注，目前，多种可注射材料已经用于细胞标记的研究中，包括：有机分子，荧光蛋白和无机量子点。但是他们自身都存在着一定的局限性，有机分子的摩尔吸收系数较低，荧光蛋白的稳定性较差，而无机量子点由于其结构中含有大量的重金属元素而具有很高的生物毒性，这些因素都限制着这些材料在细胞标记中的应用。具有响应功能、荧光稳定，而且生物毒性较低荧光聚合物材料逐渐受到研究者的重视，并在细胞标记中发挥着重要的作用。

在传统荧光标记的检测中主要采用的是具有单一荧光颜色的成像材料，而生物环境下背景荧光信号对其有很大程度上的干扰，导致检测效果容易出现误差。为了解决这个问题，构筑双荧光发射的成像材料很有必要。特别是对于肿瘤组织和正常组织来说，pH值是区别二者的重要生理指标。在肿瘤组织中pH呈酸性状态(pH<6.5),而正常组织的pH呈中性状态(pH～7.4)。因此，制备一种具有pH响应性双发射功能的荧光纳米微球，来对正常细胞和肿瘤细胞进行区别成像，进而实现对癌症进行诊断和治疗是医学界和化学界一个值得期待的目标。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种pH响应的双荧光发射纳米微球。

本发明首先合成一种复合荧光分子A的乳液微球，接着以得到的乳液微球为种子，采用种子乳液聚合的方法，将具有pH响应功能的聚合物引入到微球的壳层，制备出核壳结构的乳液微球。进一步将荧光分子B复合到微球的壳层中，得到具有pH响应的双荧光发射的功能聚合物纳米微球。复合在壳层的荧光分子B与聚合物的作用受到环境pH的调控，荧光性质变化；而组装在核内的荧光分子A的荧光性质不受pH的影响，保持荧光性质不变。导致聚合物核壳纳米微球从酸性到碱性的不同pH值条件下呈现不同的荧光强度和荧光颜色。在中性和碱性的条件下，纳米微球的核层荧光分子A(红光)和壳层荧光分子B(蓝光)同时发光，整体呈现二者的复合荧光(紫色)；随着pH降低，酸性条件下，壳层荧光分子B的荧光逐渐减弱，而纳米微球核层的荧光分子A发光(红光)不变；基于纳米微球荧光性质的pH响应功能，应用在组织检测中，正常组织(pH～7.4)呈现紫色荧光，肿瘤组织(pH<6.5)呈现粉红色荧光，其可以用于制备荧光材料，从而在肿瘤细胞和组织检测、药物缓释等领域具有广阔的应用前景。

本发明所述的具有pH响应的双荧光发射聚合物纳米微球，其由如下步骤制备得到：

(1)称取2-10mmol的异丙基丙烯酰胺NIPAM单体溶解于100-200mL的去离子水中，再加入10-50mmol的聚合单体1，1×10^-6-5×10^-6mol的荧光分子A，室温和氮气保护下，机械搅拌30-60min；然后逐渐升温至60-70℃，加入5-15mL含0.3-0.6mmol引发剂的水溶液，引发聚合，反应12-24h后得到含荧光分子A的聚合物种子微球；最后通过高速离心除去液相中未聚合的单体、引发剂等杂质，再将离心得到的含荧光分子A的聚合物种子微球溶解于50-100mL去离子水中待用；

(2)将步骤(1)的聚合物微球继续进行种子乳液聚合：向步骤(1)的聚合物种子微球溶液中加入10-60mmol的聚合单体1和1-5mmol的pH响应性聚合单体2，室温和氮气保护下，机械搅拌30-60min，然后逐渐升温至70-85℃，加入15mL含0.5–1.5mmol引发剂的水溶液，引发聚合，反应12-24h后得到核壳结构的聚合物纳米微球；最后通过高速离心除去液相中未聚合的单体、引发剂等杂质，再将离心得到的核壳结构聚合物纳米微球溶解于50-100mL去离子水中待用；