[发明专利]一种光控荧光聚合物纳米粒子的制备及其应用方法

说明书

本发明基于一种光控荧光聚合物纳米粒子的制备及其应用方法，具体为：通过季铵化反应将螺吡喃和萘酰亚胺的衍生物接枝到聚氨基酯上得到两亲性聚合物；该聚合物可以在水中自组装形成胶束状纳米粒子；聚合物纳米粒子蓝光激发后显示绿色荧光，然而在紫外光照射聚合物纳米粒子后，蓝光激发显示红色荧光，可见光照射后绿色荧光恢复；聚合物纳米粒子可装载疏水性分子(如香豆素102)，在酸性和紫外光刺激下具有控制释放性能；该聚合物纳米粒子具有良好的可降解性能。本发明的聚合物纳米粒子具有光控荧光变化、可控释放和可降解性能，在荧光显示和控制释放方面具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，涉及了一种光控荧光聚合物纳米粒子的制备及其应用方法。

技术背景

近年来，荧光纳米粒子在荧光显示体系中引起了科研工作者的广泛关注，荧光纳米粒子存在荧光强度高和稳定性好等特点，具有重要的研究价值和应用前景，但是由于荧光的单一性和微环境的影响导致荧光显示不能达到理想效果，所以设计一类光可调控双色荧光变化的荧光纳米粒子具有重要的应用价值。除此之外，光响应纳米粒子也可应用于控制释放领域，这主要得益于光刺激作为一种清洁，无害的“远距离”理想刺激响应源，可以实现在时间、空间上的可控以及波长和强度的精准调节从而使纳米粒子快速地对刺激做出响应释放装载的客体分子。

本发明设计了一种可光调控荧光变化的聚合物纳米粒子，即通过外部紫外光/可见光刺激实现聚合物纳米粒子荧光在红光与绿光之间自由切换。另外，本发明制备的聚合物纳米粒子可装载疏水客体分子，在紫外光照射和酸性条件下可实现对装载客体分子的控制释放，并且该聚合物纳米粒子还具有可降解性能。

发明内容

本发明提供了一种光控荧光聚合物纳米粒子的制备及其潜在应用方法。

本发明通过将螺吡喃溴代烷衍生物和萘酰亚胺溴代烷衍生物通过季铵化反应接枝到可降解的聚乙二醇单封端的聚氨基酯嵌段共聚物上，得到具有光控荧光变化、可控释放和可降解性能的两亲性聚合物，这种两亲性聚合物在水中能自组装形成纳米粒子。

一种光控荧光聚合物纳米粒子的制备方法，其特征在于，其步骤为：

步骤1：制备聚乙二醇单封端的聚氨基酯嵌段共聚物：通过迈克尔加成反应合成，使用单丙烯酸酯化聚乙二醇作为单丙烯酸酯，1,6-己二醇二丙烯酸酯作为二丙烯酸酯，4,4'-三亚甲基二哌啶作为二胺；将1,6-己二醇二丙烯酸酯和4,4'-三亚甲基二哌啶溶解在氯仿中，然后加入单丙烯酸酯化聚乙二醇，得到混合溶液A中，并使其在50～60摄氏度下反应36～48小时；反应结束后，混合溶液A在8～12倍质量的乙醚中沉淀并真空干燥得到聚乙二醇单封端的聚氨基酯嵌段共聚物；其中单丙烯酸酯化聚乙二醇、1,6-己二醇二丙烯酸酯和4,4'-三亚甲基二哌啶的摩尔比控制在0.1:1～5:1.1～5范围，其中单丙烯酸酯化聚乙二醇与氯仿的质量比控制在1:10～15范围，聚氨基酯的重复单元为10～20个，疏水分子量与亲水分子量比值为3～10:1；

步骤2：制备萘酰亚胺溴代烷衍生物：将4-氨己基-1,8萘酰亚胺与K₂CO₃共混在二甲基甲酰胺中60～80摄氏度搅拌25～35分钟，然后加入1,4-二溴丁烷在50～60摄氏度下反应12～15小时，反应结束后得到混合溶液B，溶于2～5倍质量的二氯甲烷中，加入8～12倍质量的去离子水萃取分液；收集二氯甲烷溶液、旋蒸除去大部分二氯甲烷后，混合溶液B在正己烷当中沉淀得到粗产物，正己烷的质量为混合溶液B的8～12倍；将粗产物用凝胶色谱柱层析法层析液为乙酸乙酯和石油醚，纯化得到萘酰亚胺溴代烷衍生物，乙酸乙酯：石油醚体积比为1:5；其中4-氨己基-1,8萘酰亚胺、K₂CO₃和1,4-二溴丁烷的摩尔比控制在1:1～2:3～8范围，其中4-氨己基-1,8萘酰亚胺与二甲基甲酰胺的质量比控制在1：10～20范围；