[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

摘要

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。

主权项

1.一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；步骤3：制备螺吡喃溴代烷衍生物：向烧瓶中依次加入反应物N‑羟乙基‑3,3‑二甲基‑6‑硝基吲哚啉螺吡喃，缚酸剂三乙胺和四氢呋喃，充氮气30～40分钟，并置于冰浴中；然后将2‑溴乙酰溴溶于3～5倍质量的四氢呋喃中，缓慢逐滴加入到反应体系中，室温反应12～24小时；反应结束后，得到混合溶液C，先用混合溶液C质量的0.1～0.2倍的饱和碳酸氢钠溶液中和，再用混合溶液C的0.1～0.5倍质量的无水硫酸镁干燥24小时；过滤后的产物通过柱层析法提纯，层析液为二氯甲烷和正己烷，旋蒸，二氯甲烷：正己烷体积比为5:1，置于真空干燥箱中50摄氏度干燥24～36小时，得到纯净的螺吡喃溴代烷衍生物晶体粉末；其中N‑羟乙基‑3,3‑二甲基‑6‑硝基吲哚啉螺吡喃、三乙胺和2‑溴乙酰溴的摩尔比控制在1:2～3:1.5～3范围，其中N‑羟乙基‑3,3‑二甲基‑6‑硝基吲哚啉螺吡喃与四氢呋喃的质量比控制在1:30～50范围；步骤4：制备两亲性聚合物：向烧瓶中依次加入上述步骤合成的聚乙二醇单封端的聚氨基酯嵌段共聚物，螺吡喃溴代烷衍生物，萘酰亚胺溴代烷衍生物和四氢呋喃，加热回流36小时；反应结束后得到混合溶液D，混合溶液D在正己烷中沉淀两次，过滤，将固体产物置于真空干燥箱中50摄氏度干燥24～36小时，最终得到淡红色的固体粉末即接枝有螺吡喃和萘酰亚胺的两亲性聚合物；其中混合溶液D是正己烷质量的8～12倍；螺吡喃溴代烷衍生物、萘酰亚胺溴代烷衍生物和聚乙二醇单封端的聚氨基酯嵌段共聚物的摩尔比控制在2～10:5～8:7范围，聚乙二醇单封端的聚氨基酯与四氢呋喃的质量比控制在1:50～70范围；步骤5：聚合物纳米粒子的制备：将步骤4得到的两亲性聚合物与二甲基甲酰胺以质量比为1:1混合搅拌3小时,待该聚合物完全溶解后，得到混合溶液E，缓慢滴加混合溶液E质量的0.1～0.7倍的去离子水，搅拌3～5小时后，再一次性快速加入1～3倍质量的去离子水；最后将该溶液放置于去离子水中透析48小时，将二甲基甲酰胺完全除去，得到具有光控荧光聚合物纳米粒子溶液或冷冻干燥后得到聚合物纳米粒子。