[发明专利]一种比率式纳米球传感器及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及化学传感器，更具体地，涉及一种氧气传感器及其构筑方法与应用，属于光学传感器技术领域。

背景技术

氧气与生物体的生命活动密切相关。临床已经发现，低氧与肿瘤生长，风湿性关节炎等疾病密切相关。因此通过检测氧气在人体内各个组织的分布和含量情况，能够了解人体的生命活动状况，对于疾病预防、临床治疗和新药开发具有重要的作用。

而基于磷光猝灭的比率式氧气传感器以其自身的独特优势备受青睐，传感器进入细胞内，与细胞内的溶解氧作用后，磷光强度会发生明显变化，借助于激光共聚焦显微镜成像技术，就可以实现细胞内氧气含量和分布的可视化检测。近年来一些比率式光学氧气传感器相继报道，但是仍然存在某些不足，例如，有机小分子的水溶性较差，高分子聚合物难以降解，量子点的毒性等都限制了它们在生物体中的广泛应用。因此现阶段亟需发展一种易于降解、生物兼容性好的氧气传感器。

发明内容

本发明第一个目的是提供一种降解、生物兼容性好的氧气传感器。

本发明第二个目的是提供一种氧气传感器的制备方法。

本发明第三个目的是提供一种氧气传感器的应用。

为实现第一个目的，本发明采用下述技术方案：

一种比率式纳米球传感器，该纳米球传感器具有式(Ⅰ)的结构，

其中，

具有式(Ⅱ)结构的磷光分子5,10,15-三苯基-20-[4-(2-脲基-4[1H]-嘧啶酮)苯基]卟啉钯和具有式(Ⅳ)结构的荧光分子氟化硼二[4-(2-脲基-4[1H]-嘧啶酮)]苯甲酰甲烷及具有式(Ⅲ)结构的骨架分子9,10-二[4-(2-脲基-4[1H]-嘧啶酮)苯]蒽通过氢键键合为具有式(Ⅰ)结构的比率式纳米球传感器。

为实现第二个目的，本发明采用如下技术方案：

一种比率式纳米球传感器的制备方法，包括以下步骤：

将具有式(Ⅲ)结构的骨架分子9,10-二[4-(2-脲基-4[1H]-嘧啶酮)苯]蒽、具有式(Ⅱ)结构的磷光分子5,10,15-三苯基-20-[4-(2-脲基-4[1H]-嘧啶酮)苯基]卟啉钯和具有式(Ⅳ)结构的荧光分子氟化硼二[4-(2-脲基-4[1H]-嘧啶酮)]苯甲酰甲烷混合溶解到氯仿中，将其注入到含有表面活性剂的水中，超声得到均匀分散的微乳液，静置老化过夜，离心得到固体即为比率式纳米球传感器。

优选地，所述方法进一步包括洗涤所述固体，具体地，将所述固体分散到蒸馏水中，然后离心得到固体。优选地，洗涤次数为三次。

所述表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵或普流罗尼F-127，其中普流罗尼F-127属于高分子非离子型表面活性剂。

具有式(Ⅱ)结构的磷光分子5,10,15-三苯基-20-[4-(2-脲基-4[1H]-嘧啶酮)苯基]卟啉钯的合成方法为：

合成具有式(A)结构的化合物5,10,15-三苯基-20-(4-羟基苯基)卟啉；

合成具有式(B)结构的化合物5,10,15-三苯基-20-(4-羟基苯基)卟啉钯；

合成具有式(C)结构的化合物5,10,15-三苯基-20-(4-丙炔氧基苯基)卟啉钯；

将化合物5,10,15-三苯基-20-(4-丙炔氧基苯基)卟啉钯、四重氢键的前驱体和安息香二乙醚溶解于1,2-二氯乙烷中，将混合溶液置于核磁管中，通惰性气体除尽核磁管中的空气，用500W高压汞灯光照3-5h。反应完毕后经柱层析提纯，得到具有式(Ⅱ)结构的5,10,15-三苯基-20-[4-(2-脲基-4[1H]-嘧啶酮)苯基]卟啉钯。

所述惰性气体为氮气、氩气和氦气中的一种或多种。

四重氢键的前驱体2-脲基-4-嘧啶酮的合成参照文献(HenkM.Keizer,RintP.Sijbesma,E.W.Meijer.Eur.J.Org.Chem.2004,2553-2555)。

具体地，具有式(A)结构的化合物5,10,15-三苯基-20-(4-羟基苯基)卟啉的合成方法为：称取对羟基苯甲醛及苯甲醛，加入到丙酸中，当对羟基苯甲醛及苯甲醛全部溶解，在其中加入吡咯的丙酸溶液，回流反应后静置冷却至室温，后在冰浴中加入无水甲醇，析出沉淀，抽滤，用大量甲醇洗涤滤饼，待滤饼抽干，真空干燥，柱层析得到具有式(A)结构的化合物5,10,15-三苯基-20-(4-羟基苯基)卟啉。