[发明专利]一种基于纯有机室温磷光的比率式纳米球传感器及其制备方法和应用

说明书

本发明公开一种包含有磷光分子BrNpA‑UPy与骨架分子Ph‑bisUPy的基于纯有机室温磷光的比率式纳米球传感器，其中磷光分子BrNpA‑UPy和骨架分子Ph‑bisUPy中包含有具有四重氢键的结构单元，可通过氢键键合成有机超分子聚合物，且具有水溶性。在该纳米球传感器中，四重氢键及超分子聚合物提供的刚性微环境，与磷光分子中的适度重原子Br具有效应协同作用，实现水中纯有机化合物的室温磷光发射。本发明提供的传感器不仅对氧气高度响应，而且具有易降解、易调控的特点，在生物成像方面具有良好的应用价值。

技术领域

本发明涉及化学传感器。更具体地，涉及一种基于纯有机室温磷光的比率式纳米球传感器及其制备方法和应用。

背景技术

分子氧O₂与生命体的呼吸及体内新陈代谢息息相关，在人体中当其浓度偏离正常水平将引起某些疾病，临床医学表明，缺氧是包括心血管疾病，肿瘤和中风在内的各种疾病的显着特征。因此，氧气浓度检测可以用于多种常见疾病诊断及预防，其无创性对于生物方面的应用更加重要。此外，氧气检测也在腐蚀保护、食品包装、环境分析及半导体工业等领域也有着极为广泛的应用。

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，重金属配合物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、生物兼容性好的纯有机室温磷光氧气传感器。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种降解、生物兼容性好、灵敏度高的基于纯有机室温磷光的比率式纳米球传感器。

本发明的第二个目的在于提供一种比率式纳米球传感器的制备方法。

本发明的第三个目的在于提供一种比率式纳米球传感器的应用。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种基于纯有机室温磷光的比率式纳米球传感器，所述纳米球传感器是由磷光分子BrNpA-UPy和骨架分子Ph-bisUPy通过氢键作用形成的；其中，所述纳米球传感器具有式(Ⅰ)所示的结构，

磷光分子BrNpA-UPy和骨架分子Ph-bisUPy分别具有式(Ⅱ)和(Ⅲ)所示的结构，

具有式(Ⅱ)结构的磷光分子BrNpA-UPy和具有式(Ⅲ)结构的骨架分子Ph-bisUPy中都包含有结构单元该结构单元间可以形成四重氢键，磷光分子和骨架分子可通过氢键键合为超分子聚合物纳米颗粒(SPNP)，即具有(Ⅰ)结构的比率式纳米球传感器。

需要说明的是，骨架分子Ph-bisUPy具有两个集团，该分子两端可以通过氢键形成长链，而磷光分子BrNpA-UPy只包含有一个集团，因此在超分子聚合物纳米颗粒(SPNP)中，磷光分子BrNpA-UPy只能位于分子链的端部。

在磷光分子BrNpA-UPy中包含有单元，该单元易于合成，易于化学修饰，并具有水稳定性，常用于染料，颜料和荧光增白剂的有机合成中间体；其中重原子Br可促进单重态到三重态系间窜跃，增强磷光发射，这也取代了传统含金属等重原子的室温磷光分子，具有生物安全性。