[发明专利]一种检测pH的水溶性磷光聚合物及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种用于比率法检测pH的水溶性磷光聚合物P及其制备方法和应用。该聚合物由两种铱配合物(Ir1、Ir2)和聚乙烯吡咯烷酮构成，其中Ir1是参比配合物，对pH没有响应；Ir2能够对pH特异性响应，其发光强度会随着pH的降低而减弱；而聚乙烯吡咯烷酮赋予聚合物良好的水溶性和生物相容性。本发明公开的水溶性磷光聚合物P的发光强度以及发射寿命会随着pH的降低而减少，进而通过共聚焦成像对细胞内pH进行检测，是一种集优良的水溶性、生物相容性于一身的磷光探针，在生物成像与传感方面具有重要的应用前景。

技术领域

本发明属于有机光电功能材料技术领域，具体涉及一种用于比率法检测pH的水溶性磷光聚合物及其制备方法和应用。

背景技术

pH值是通常意义上溶液酸碱程度的衡量标准，pH值包括胞内(pHi)和胞外(pHe)，pH值在医学、化学、农业上都有广泛的用途。pH值作为重要的生理参数在一些生理过程中起着至关重要的作用，例如：真核细胞中在进行膜转运，受体循环，溶酶体降解等过程时均是受到细胞内的pH(如吞噬小泡)的控制和直接影响；同时pH值也被描述为癌症的一个显著标志，据研究所示，癌症细胞显示“逆转”的pH梯度，正常组织的pH值一般为7.4，而实体瘤内部的缺氧状态使肿瘤细胞进行无氧糖酵解后产生乳酸，而肿瘤内部血管系统的缺乏使产生的乳酸不能充分排出，导致肿瘤内呈酸性，其细胞pHe在5.7～7.8，均值为7.06，肿瘤中的酸性环境可以作为信号触发载药胶束快速释放药物、细胞内吞及细胞器靶向。

磷光过渡金属配合物，如铱配合物，是一类非常重要的光电材料，金属中心和配体之间的电荷转移和能量迁移展现出特殊的光电性能，具有高效的三线态磷光发射、较长的寿命、大的斯托克斯位移等优点，广泛应用于发光二极管和生物医学领域。过去几十年里，聚合物的研究取得了重大进展。与传统的聚合物相比，水溶性聚合物如聚乙烯基吡咯烷酮等具有优异的水溶性，较好的生物相容性，并可以通过改变聚合物骨架结构、共轭程度或者引入官能团等方法来调节它的光电性能。因此，将磷光过渡金属配合物引入到共轭聚合物中，通过改变金属中心、配体结构或修饰聚合物骨架可以获得更多性能优异的聚合物光电材料，在光电领域，尤其是生物传感领域有着广泛的应用。

目前，关于以铱配合物为检测位点，水溶性聚合物为基体材料的用于检测pH的生物探针的报道还较为少见。现有技术中的pH探针多为单一的小分子，其生物相容性、水溶性较差，毒性大，发光易受生物体内多种因素的影响，不利于对pH进行精确的检测。因此设计合成出应用比率法来检测pH的水溶性聚合物是非常有必要的。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明旨在提供一种检测pH的水溶性磷光聚合物并公开其制备方法和相关应用，该聚合物可应用于比率法检测pH，比率法可减少干扰因素进而精确、特异性检测pH，且具有优良的水溶性和生物相容性，在pH检测、细胞成像和活体成像等领域具有良好的应用前景。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：本发明涉及一种检测pH的水溶性磷光聚合物，其特征在于，其结构通式如下：

具有pH检测功能的磷光铱配合物Ir(2-4)的合成路线如下：

能够用于比率法成像的水溶性磷光聚合物的合成路线如下：

其中，a+b+c＝1，a、b、c取不同的值分别对应不同含量的铱配合物；n可独立地选择含有2至8个碳原子的直链、支链或者环状烷基(醚)链。

具体地合成步骤为：

(1)将1和IrCl₃·3H₂O(在乙二醇乙醚和水的混合溶液中于110℃和N₂保护下反应24h，得到铱二氯桥2；