阅读说明：本技术 一种含硅聚硫醚荧光探针及其应用 (A kind of siliceous polythiaether fluorescence probe and its application ) 是由 林伟英 张小梅 勾志明 左育静 于 2019-08-30 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种含硅聚硫醚荧光探针及其应用,属于高分子材料化学技术领域。该含硅聚硫醚荧光探针可通过操作简单、反应迅速的连续点击反应制备,先用巯-炔点击反应制备含烯烃的聚硫醚,然后通过巯-烯点击反应将巯乙基罗丹明内酰胺修饰到聚合物主链上。本发明的含硅聚硫醚具有良好的荧光性能,同时该含硅聚硫醚对Fe<Sup>3+</Sup>具有良好的选择性,另外能够用于细胞成像,具有广阔的应用前景。(The invention discloses a kind of siliceous polythiaether fluorescence probe and its applications, belong to technical field of polymer material chemistry.The siliceous polythiaether fluorescence probe, first with mercapto-alkynes click-reaction preparation olefin-containing polythiaether, then can be modified mercapto ethyl rhodamine lactams onto main polymer chain by mercapto-alkene click-reaction by easy to operate, willing adopting consecutive click chemical reaction reaction preparation.Siliceous polythiaether of the invention has good fluorescence property, while the siliceous polythiaether is to Fe 3+ It has good selectivity, additionally is able to have broad application prospects for cell imaging.)

一种含硅聚硫醚荧光探针及其应用

技术领域

本发明涉及一种经光引发聚合的连续点击反应制备的新型含硅聚硫醚荧光探针，并将其用于离子检测和细胞成像领域，属于高分子材料化学技术领域。

背景技术

点击反应具有适用范围广、反应高效、选择性好、条件温和、操作简便、副产物无害等特点，被广泛应用于表面修饰、功能聚合物、细胞标记、碳纳米管、生物医药合成等领域。而在聚合物化学领域，点击反应表现出在材料合成方面巨大的潜力，不仅能够降低工业生产成本，同时能避免使用重金属催化剂，对安全生产和环境保护同样具有重要意义。

聚硫醚聚合物具有独特的优异性能，因此对于新型聚硫醚材料的制备及其新用途的探索备受关注。以传统的贵金属或过渡金属催化环硫烷烃的开环聚合合成聚硫醚，产物中残留的金属不仅存在毒性还能引发聚合物的降解，而且热引发的巯基点击反应需要较高温度，难以在时空上同时调控聚合反应的进行，同时伴随副产物的产生。而室温紫外光引发的疏基-烯/炔点击反应则是一种更为经济绿色的合成途径。疏基-烯/炔点击反应，是光引发的自由基反应，结合了光引发过程和传统点击反应的优点，在特定区域和功能团之间具有极高的选择性。通过连续的疏基-烯/炔点击反应可以制备出应用于离子检测和细胞成像的含硅聚硫醚。

本发明利用巯基-炔/烯室温紫外光引发的聚合反应，以三甲基硅乙炔和硫醇为原料，通过连续的点击反应制备一系列含硅聚硫醚。首先通过三甲基硅乙炔与硫醇之间的巯-炔反应，得到硅乙烯基封端的含硅聚硫醚，然后与巯乙基罗丹明内酰胺经过巯-烯反应，将罗丹明结构修饰在含硅聚硫醚结构末端。通过探索其在离子检测和细胞成像方面的应用，对于拓展含聚硫醚的制备和应用具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含硅聚硫醚荧光探针。本发明通过绿色的合成途径合成了一系列含硅聚硫醚，合成工艺简单，产率高。所制备的含硅聚硫醚具有良好的荧光性能和良好的生物相容性。

本发明采用以下技术方案：

一种含硅聚硫醚荧光探针，它是采用下述方法制备得到的：

(1)将反应物三甲基硅乙炔和硫醇化合物按照摩尔比混合后加入适量催化剂，待催化剂溶解后，置于紫外灯下搅拌反应20分钟充分反应后得到含硅聚硫醚P；

(2)将步骤(1)的产物溶于四氢呋喃中，加入适量催化剂和巯乙基罗丹明内酰胺继续置于紫外灯下搅拌反应20min，反应结束后，旋蒸后加入二氯甲烷溶解，用水洗涤数次，除去产物中残存的反应物和催化剂；洗涤后的产物经真空旋蒸除去溶剂，得到红色粘稠液体即为含硅聚硫醚荧光探针P-RB。

优选的，所述步骤(1)中催化剂、三甲基硅乙炔和硫醇化合物的质量摩尔比为1.7mg：1mmol：0.8mmol。

优选的，所述硫醇化合物为乙二硫醇或2,2-(1,2-乙二基双氧代)双乙硫醇。

优选的，所述步骤(2)中催化剂与三甲基硅乙炔、巯乙基罗丹明内酰胺的质量比为6：20：1。

优选的，所述催化剂为安息香双甲醚。

本发明所述的含硅聚硫醚具有不同的结构和荧光性质

本发明所述的含硅聚硫醚，与不同的硫醇反应，末端具有不同的官能团结构，通过产物的荧光曲线可以看出含硅聚硫醚表现出良好的荧光强度，说明含硅聚硫醚虽然没有芳香结构但是依然表现出良好的荧光性能。将罗丹明结构修饰在含硅聚硫醚末端，可以在光谱上看出罗丹明基团的特征发射峰。

本发明所述的含硅聚硫醚可以用于Fe³⁺的检测或作为染色剂用于细胞成像。

本发明所述含硅聚硫醚对Fe³⁺具有良好的选择性

在P1-RB悬浮液中分别加入1×10^-3M的Al³⁺、Ba²⁺、Ca²⁺、Co²⁺、Cu²⁺、Fe²⁺、Mg²⁺、Ni²⁺和Sn²⁺等金属阳离子后，发现加入Fe³⁺时荧光猝灭效果最明显。说明P1-RB对仅对Fe³⁺具有良好的响应选择性。

本发明所述含硅聚硫醚具有良好的生物成像能力

在细胞培养液中加入一定量P1-RB的溶液后，发现P1-RB能够轻易进入细胞内，通过共聚焦显微镜可以看出P1-RB在细胞质呈现出明显的荧光，说明含硅聚硫醚具有良好的生物相容性，能够作为染色剂用于细胞成像。

本发明中硫醇化合物为2,2-(1,2乙二基双氧代)双乙硫醇时所制备得到的含硅聚硫醚也具有上述P1-RB相似的性质，可以用于Fe³⁺的检测或作为染色剂用于细胞成像，效果略有差异。

本发明的有益效果为：

本发明所述的含硅聚硫醚，合成工艺简单易行，产率高。

本发明制备的含硅聚硫醚具有良好的荧光性能，同时对Fe³⁺具有良好的选择性响应。

本发明制备的含硅聚硫醚具有良好的生物相容性，能够作为染色剂用于细胞成像，具有广阔的应用前景。

附图说明

图1是含硅聚硫醚P1及其功能化产物P1-RB的¹H NMR图。

图2是含硅聚硫醚P1-RB与不同金属离子的荧光响应曲线。

图3是含硅聚硫醚P1-RB在细胞中的成像图。

图4是不同含硅聚硫醚的荧光强度曲线。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明做进一步说明，但本发明保护内容不仅限于此。

实施例1

本发明所述含硅聚硫醚P1-RB的制备

本发明所述含硅聚硫醚P1-RB的制备方法为：在25mL烧瓶中分别加入三甲基硅乙炔(10mmol)、乙二硫醇(8mmol)、安息香双甲醚(17mg)，待催化剂完全溶解后，置于紫外灯下搅拌20min充分反应后得到含硅聚硫醚P1；取0.4g含硅聚硫醚P1溶于四氢呋喃中，加入巯乙基罗丹明内酰胺20mg和安息香双甲醚(6mg)继续反应20min，反应结束后减压旋蒸除去溶剂，之后加入二氯甲烷溶解，用蒸馏水洗涤数次，除去产物中残存的反应物和催化剂；洗涤后的产物经减压旋蒸除去溶剂，得到红色粘稠液体即为含硅聚硫醚P1-RB。上述含硅聚硫醚P1和P1-RB的¹H NMR图谱见图1。

上述实施例的合成流程如下：

式中，RB-SH代表终产物简记为P1-RB。

实施例2

本发明所述含硅聚硫醚P1-RB对Fe³⁺的荧光响应曲线(荧光色谱分析仪分析)

配制浓度为10μM，溶剂为四氢呋喃的P1-RB溶液，在P1-RB溶液中分别加入1×10^-3M的Al³⁺、Al²⁺、Ba²⁺、Ca²⁺、Co²⁺、Cu²⁺、Fe³⁺、Mg²⁺、Ni²⁺和Sn²⁺等金属阳离子后，发现P1-RB加入Fe³⁺时猝灭效果最明显。说明P1-RB对Fe³⁺具有良好的响应选择性。上述所得荧光图谱见图2。

实施例3

本发明所述含硅聚硫醚P1-RB对细胞的染色图像

取1mM的P1-RB溶液5μL加入含Hela细胞的细胞培养液中，在37℃下培养30min，用PBS溶液洗去过量的P1-RB，加入新的培养液后在共聚焦显微镜下观察在细胞内的成像情况。通过共聚焦显微镜可以看出P1-RB在细胞质内呈现出明显的荧光，原位连续滴加Fe³⁺溶液后红色和绿色通道荧光逐渐减弱直至消失，说明含硅聚硫醚有良好的生物相容性，且在细胞中对Fe³⁺有响应，能够作为染色剂用于细胞成像。含硅聚硫醚P1-RB在细胞中的成像图见图3。

实施例4

其他含硅聚硫醚的制备

采用和实施例1相同的方法，调整不同的反应物，具体的是：按照三甲基硅乙炔和2,2-(1,2-乙二基双氧代)双乙硫醇的摩尔比为1:0.8反应后，即可得到不同封端结构的含硅聚硫醚P2，然后按照三甲基硅乙炔与巯乙基罗丹明内酰胺质量比为20:1的比例，加入催化剂适量继续反应，即可得到含硅聚硫醚P2-RB。上述所得化合物也具有与P1-RB相似的性质，可以用于Fe³⁺的检测或作为染色剂用于细胞成像，效果略有差异。四种含硅聚硫醚的荧光强度曲线见图4。