本發(fā)明涉及功能化熒光膠束技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種兩親性聚合物及水分散醛基功能化熒光納米膠束和制備方法。

背景技術(shù)：

熒光微/納球由于其發(fā)光特性，在許多領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，如可以作為熒光探針應(yīng)用于生物分子的標(biāo)記和示蹤、放射性物質(zhì)的檢測(cè)、免疫分析及藥物篩選、固化酶和基因研究及充當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)品等方面。

熒光微/納球包括無(wú)機(jī)微/納球和有機(jī)聚合物微/納球，其中有機(jī)聚合物微/納球由于其相對(duì)更容易制備和進(jìn)行功能化改性，更受青睞。有機(jī)聚合物微/納球中熒光體可以通過(guò)物理包埋或作為微/納球本身的結(jié)構(gòu)組成(即通過(guò)化學(xué)鍵連接)引入微/納球，后者熒光體不會(huì)泄漏，更具優(yōu)勢(shì)。某些特殊的應(yīng)用還要求熒光微/納球引入適當(dāng)?shù)墓δ芑?，如在?納球上引入羧基或醛基以使之可以與生物分子發(fā)生偶聯(lián)作用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種兩親性聚合物，基于所述兩親性聚合物，可以通過(guò)其在水中的自組裝來(lái)獲得一種新穎的水分散醛基功能化熒光納米膠束。

本發(fā)明要解決的另一技術(shù)問(wèn)題是提供所述兩親性聚合物的制備方法。

本發(fā)明還要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種新穎的水分散的醛基功能化熒光納米膠束，該熒光納米膠束的核為疏水性的具有熒光性質(zhì)的超支化亞苯亞乙炔、殼為親水性的線形聚乙二醇、核上帶有醛基功能團(tuán)。

本發(fā)明要解決的另一技術(shù)問(wèn)題是提供所述水分散的醛基功能化熒光納米膠束的制備方法。

本發(fā)明同時(shí)要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供所述水分散的醛基功能化熒光納米膠束的應(yīng)用。

本發(fā)明的技術(shù)方案通過(guò)以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

提供一種兩親性聚合物，為一種由疏水性的超支化共軛聚合物和親水性的線形聚醚組成的雜化結(jié)構(gòu)聚合物，其中親水性的線形聚醚連接在超支化共軛聚合物的末端，并且在超支化共軛聚合物的末端還帶有醛基功能團(tuán)。

優(yōu)選地，所述兩親性聚合物中的超支化共軛聚合物為超支化聚亞苯亞乙炔。

優(yōu)選地，所述兩親性聚合物中的線形聚醚為聚乙二醇。

優(yōu)選地，所述的兩親性聚合物中所含醛基功能團(tuán)為超支化聚亞苯亞乙炔的末端基團(tuán)。

本發(fā)明提供優(yōu)選的兩親性聚合物，其超支化聚亞苯亞乙炔的部分鏈末端連接聚乙二醇，其余的鏈末端帶有醛基功能團(tuán)。

本發(fā)明同時(shí)提供了所述兩親性聚合物的制備方法，包括以下步驟：

第一步反應(yīng)為末端基團(tuán)為-br的超支化聚亞苯亞乙炔(hb-pmpe-br)與對(duì)乙炔基苯甲醛反應(yīng)，使超支化共軛聚合物的末端-br基團(tuán)轉(zhuǎn)化為末端醛基，得到末端醛基化的超支化聚亞苯亞乙炔(hb-pmpe-cho)，其反應(yīng)式如下：

優(yōu)選地，為使hb-pmpe-br的末端-br全部轉(zhuǎn)化為醛基，需使用過(guò)量對(duì)乙炔基苯甲醛，優(yōu)選對(duì)乙炔基苯甲醛與超支化聚亞苯亞乙炔所含-br基團(tuán)的摩爾比＞1，更優(yōu)選地，對(duì)乙炔基苯甲醛與超支化聚亞苯亞乙炔中所含-br的摩爾比為5:1。

第二步反應(yīng)為末端醛基化的超支化聚亞苯亞乙炔(hb-pmpe-cho)與端氨氧基聚乙二醇單甲醚(mpeg-onh2)通過(guò)醛基與氨氧基之間的偶聯(lián)反應(yīng)在超支化聚亞苯亞乙炔的末端連接聚乙二醇，從而得到所述的兩親性雜化結(jié)構(gòu)聚合物。

優(yōu)選地，雜化結(jié)構(gòu)聚合物中超支化聚亞苯亞乙炔與聚乙二醇單甲醚的相對(duì)含量可通過(guò)調(diào)節(jié)hb-pmpe-cho與mpeg-onh2投料比來(lái)控制，反應(yīng)式如下：

本發(fā)明所述的雜化結(jié)構(gòu)聚合物中超支化聚亞苯亞乙炔部分為疏水性、聚乙二醇為親水性，為兩親性雜化結(jié)構(gòu)聚合物，因而可在水中進(jìn)行自組裝，形成以超支化共軛聚合物為核、聚乙二醇為殼的自組裝膠束，并且可通過(guò)控制雜化結(jié)構(gòu)聚合物中超支化聚亞苯亞乙炔與聚乙二醇的相對(duì)含量調(diào)節(jié)自組裝膠束的粒徑大小。

本發(fā)明同時(shí)提供一種以所述兩親性聚合物為原料制備得到的水分散醛基功能化熒光納米膠束，所述熒光納米膠束的核為疏水性的具有熒光性質(zhì)的超支化共軛聚合物，殼為親水性的線形聚乙二醇，核上帶有醛基功能團(tuán)。

同時(shí)提供所述水分散醛基功能化熒光納米膠束的制備方法，是采用所述兩親性雜化結(jié)構(gòu)聚合物在水中自組裝形成本發(fā)明的水分散醛基功能化熒光納米膠束。

具體如下：充分?jǐn)嚢柘拢陔s化結(jié)構(gòu)聚合物的四氫呋喃稀溶液中緩慢滴加水，滴加完成后，繼續(xù)攪拌過(guò)夜使四氫呋喃揮發(fā)，從而得到所述的熒光納米膠束水溶液。

本發(fā)明提供最佳的技術(shù)方案，在所述最佳的技術(shù)方案條件下獲得了膠束粒徑(動(dòng)態(tài)光散射測(cè)試結(jié)果)小于100nm的納米膠束：所述mpeg-onh2分子中mpeg段的分子量?jī)?yōu)選為2000；mpeg-onh2與hb-pmpe-cho的投料比(質(zhì)量比)優(yōu)選為0.75:1～2:1；所述的雜化結(jié)構(gòu)聚合物的四氫呋喃稀溶液的濃度優(yōu)選為10mg/ml；滴加的水量?jī)?yōu)選為使所得的膠束濃度為0.5mg/ml。

本發(fā)明提供的納米膠束中的超支化共軛聚合物核具有熒光性質(zhì)且?guī)в腥┗δ軋F(tuán)，是一種水分散的醛基功能化熒光納米膠束。在紫外光照射下發(fā)出明亮的綠色熒光，其最大發(fā)射波長(zhǎng)在500nm左右。本發(fā)明熒光納米膠束在功能化熒光納米探針領(lǐng)域具有較好地應(yīng)用前景。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明提供一種新的兩親性聚合物，由疏水性的超支化共軛聚合物和親水性的線形聚醚組成的雜化結(jié)構(gòu)聚合物，其中親水性的線形聚醚連接在超支化共軛聚合物的末端，并且在超支化共軛聚合物的末端還帶有醛基功能團(tuán)?；谒鰞捎H性聚合物的自組裝，獲得一種小尺寸的納球即本發(fā)明所述熒光納米膠束，其核為疏水性的具有熒光性質(zhì)的超支化共軛聚合物，殼為親水性的線形聚醚，核上帶有醛基功能團(tuán)。所述熒光納米膠束水溶液在紫外光照射下發(fā)出明亮的綠色熒光，其最大發(fā)射波長(zhǎng)在500nm左右。

本發(fā)明進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)通過(guò)對(duì)兩親性聚合物的組成以及自組裝條件的調(diào)控對(duì)所得自組裝膠束的粒徑大小進(jìn)行調(diào)控，例如獲得納米粒徑小于100nm的納米膠束(動(dòng)態(tài)光散射測(cè)試結(jié)果)，因而本發(fā)明更具優(yōu)勢(shì)。

本發(fā)明提供了一種新的有機(jī)聚合物納球熒光體，其熒光體不會(huì)泄漏，更具優(yōu)勢(shì)。通過(guò)對(duì)原料聚合物的優(yōu)化，納球中引入了適當(dāng)?shù)墓δ苋┗?，不僅容易制備，也容易進(jìn)行功能化改性，為本領(lǐng)域成功增添重要新成員。本發(fā)明方法簡(jiǎn)單，條件溫和，容易推廣。

附圖說(shuō)明

圖1超支化聚亞苯亞乙炔hb-pmpe-br結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2超支化聚亞苯亞乙炔hb-pmpe-br¹hnmr譜圖。

圖3末端醛基化超支化聚亞苯亞乙炔(hb-pmpe-cho)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4末端醛基化超支化聚亞苯亞乙炔(hb-pmpe-cho)的¹hnmr譜圖。

圖5雜化聚合物hb-pmpe-peg2000的的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6雜化聚合物hb-pmpe-peg2000的¹hnmr譜圖。

圖7為實(shí)施例8所得末端醛基化聚亞苯亞乙炔的¹hnmr譜圖。

圖8實(shí)施例2～7所得熒光膠束的激發(fā)與發(fā)射光譜。

圖9實(shí)施例2～7所得熒光膠束溶液的熒光照片。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。下述實(shí)施例僅用于示例性說(shuō)明，不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。除非特別說(shuō)明，下述實(shí)施例中使用的試劑為常規(guī)市購(gòu)或商業(yè)途徑獲得的試劑，除非特別說(shuō)明，下述實(shí)施例中使用的方法和設(shè)備為本領(lǐng)域常規(guī)使用的方法和設(shè)備。

實(shí)施例1

超支化聚亞苯亞乙炔的合成

參考文獻(xiàn)方法合成(可控結(jié)構(gòu)超支化聚對(duì)亞苯亞乙炔-alter-間亞苯亞乙炔的合成，王碧云，中山大學(xué)碩士學(xué)位論文，2014年6月)，由一含有一個(gè)乙炔基、兩個(gè)-br的ab2單體通過(guò)sonogashira反應(yīng)聚合而得，其聚合反應(yīng)可示意如下：

所得超支化聚亞苯亞乙炔的末端基團(tuán)為-br，標(biāo)示為hb-pmpe-br。具體反應(yīng)示例如下：于反應(yīng)瓶中加入39.6mg對(duì)二碘苯、126.2mgph(pph3)2cl2、34.3mgcui和94.4mgpph3，抽真空充氮?dú)?，反?fù)三次，在氮?dú)夥毡Ｗo(hù)下加入除水除氧的甲苯15ml和三乙胺15ml，升溫至90℃；再將溶于15ml甲苯的2.9344gab2單體溶液滴加到上述溶液中，控制滴速在40秒左右每滴，90℃攪拌反應(yīng)48h，結(jié)束反應(yīng)，反應(yīng)液用一小段硅膠柱過(guò)濾，濾液旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去溶劑，所得粗產(chǎn)物用適量三氯甲烷溶解，再加甲醇沉淀，如此反復(fù)溶解、沉淀三次進(jìn)行提純，得棕黃色固體產(chǎn)物(hb-pmpe-br)2.3524g，gpc測(cè)得其數(shù)均分子量為mn＝12770，多分散系數(shù)為pdi＝1.47。圖1為hb-pmpe-br的結(jié)構(gòu)，圖2為其¹hnmr譜圖，烷氧基-och2-質(zhì)子在¹hnmr譜中δ～4ppm附近表現(xiàn)出三組不同的峰，分別代表該超支化聚合物的三種基本結(jié)構(gòu)中的-och2-，其中δ～4.0ppm處為末端單元(t)的-och2-峰，δ～4.2ppm處為線形單元(l)的-och2-峰，δ～4.4ppm處為支化單元(d)的-och2-峰，從¹hnmr譜中分別求得三組峰的積分，即可由下式計(jì)算hb-pmpe-br的支化度db＝0.63。

計(jì)算式為：db＝t+d/t+d+l

超支化聚亞苯亞乙炔的末端醛基化

由hb-pmpe-br的末端-br基團(tuán)與對(duì)乙炔基苯甲醛的乙炔基通過(guò)sonogashira反應(yīng)將末端-br轉(zhuǎn)化為末端醛基。

具體反應(yīng)示例如下：在反應(yīng)瓶中加入2.2460ghb-pmpe-br(-br含量約為5.52mmol),193.5mgph(pph3)2cl2和140.5mgcui，抽真空充氮?dú)?，反?fù)三次，加入除水除氧的甲苯25ml和三乙胺25ml，再將溶于25ml甲苯的3.5910g(27.6mmol，與-br的摩爾比為5:1)對(duì)乙炔苯甲醛溶液滴加到上述溶液中，控制滴速在3～5秒每滴，室溫?cái)嚢璺磻?yīng)36h，結(jié)束反應(yīng)，反應(yīng)液用一小段硅膠柱過(guò)濾，濾液旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去溶劑，粗產(chǎn)物用適量三氯甲烷溶解，甲醇沉淀，如此反復(fù)溶解、沉淀聚合物三次，得末端醛基化的超支化聚亞苯亞乙炔(hb-pmpe-cho)(土黃色固體，2.9537g)。圖3為hb-pmpe-cho的結(jié)構(gòu)示意圖，圖4為其¹hnmr譜，與hb-pmpe-br相比，其在δ10.1ppm出現(xiàn)了醛基質(zhì)子的特征吸收，hb-pmpe-br在δ4.0ppm～4.4ppm處的三組-och2-質(zhì)子峰在反應(yīng)后變成了δ4.4ppm的一組峰，說(shuō)明全部的末端單元和線形單元均轉(zhuǎn)變?yōu)榱酥Щ瘑卧?，即hb-pmpe-br的全部末端-br基團(tuán)轉(zhuǎn)化為末端醛基，gpc測(cè)得聚合產(chǎn)物的分子量為mn＝18640，分子量分布pdi＝1.76。

超支化聚亞苯亞乙炔-聚乙二醇雜化聚合物(hb-pmpe-mpeg2000)的合成

由hb-pmpe-cho與末端氨氧基聚乙二醇單甲醚通過(guò)醛基與氨氧基之間的偶聯(lián)反應(yīng)在超支化聚亞苯亞乙炔的部分末端接上聚乙二醇單甲醚鏈。

具體反應(yīng)示例如下：在反應(yīng)瓶加入200mghb-pmpe-cho，20mgmpeg2000-onh2和28ml四氫呋喃，再加入0.12g冰乙酸，室溫?cái)嚢璺磻?yīng)36h，結(jié)束反應(yīng)。旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去溶劑，粗產(chǎn)物加少量三氯甲烷溶解后加石油醚沉淀，如此反復(fù)溶解、沉淀三次，得到棕色固體產(chǎn)物超支化聚亞苯亞乙炔-乙二醇雜化聚合物(hb-pmpe-mpeg2000)。圖5為該雜化聚合物的結(jié)構(gòu)示意圖，圖6為其¹hnmr譜圖，與hb-pmpe-cho相比，δ3.66ppm處出現(xiàn)了聚乙二醇-och2ch2-的質(zhì)子吸收峰，δ3.40ppm處為聚乙二醇的末端-och3的質(zhì)子吸收峰，δ8.14ppm處的單峰為-cho與-onh2反應(yīng)得到的-ch＝n-結(jié)構(gòu)的質(zhì)子吸收峰，在δ10.06ppm仍有較明顯的醛基特征吸收峰，說(shuō)明該聚合物結(jié)構(gòu)中還存在醛基，可作為某些應(yīng)用的功能基團(tuán)。

雜化聚合物hb-pmpe-mpeg2000的自組裝(熒光膠束的制備)

具體反應(yīng)示例如下：在反應(yīng)瓶中加入10mghb-pmpe-mpeg2000，1ml四氫呋喃，攪拌充分溶解，在急速攪拌下緩慢滴加20ml蒸餾水于上述溶液中，

控制滴速在10秒左右每滴；滴加完全后，敞口攪拌24h，使四氫呋喃揮發(fā)，得到熒光膠束溶液。

實(shí)施例2～7，除雜化聚合物合成時(shí)hb-pmpe-cho與端氨氧基聚乙二醇單甲醚(mpeg2000-onh2)投料時(shí)的質(zhì)量比不同外，其余相同。表1為各實(shí)施例所得雜化聚合物的分子量及其自組裝熒光膠束的動(dòng)態(tài)光散射測(cè)試結(jié)果。

實(shí)施例8，超支化聚亞苯亞乙炔的末端醛基化中，對(duì)乙炔基苯甲醛與-br的摩爾比為2.5:1，所用端氨氧基聚乙二醇單甲醚的mpeg分子量為1000，

mpeg-onh2與hb-pmpe-cho的投料比(質(zhì)量比)為1.2:1，其余同實(shí)施例3。

實(shí)施例9，超支化聚亞苯亞乙炔-聚乙二醇雜化結(jié)構(gòu)聚合物的合成時(shí)所用的mpeg-onh2中mpeg的分子量為1000，mpeg-onh2與hb-pmpe-cho的投料比(質(zhì)量比)為1.2:1，其余同實(shí)施例3。

表1各實(shí)施例雜化聚合物分子量及自組裝熒光膠束的動(dòng)態(tài)光散射測(cè)試結(jié)果

由表1可見(jiàn)，mpeg2000-onh2/hb-pmpe-cho的投料比即反應(yīng)后雜化聚合物中聚乙二醇的相對(duì)含量對(duì)雜化聚合物的自組裝性能影響顯著，隨著雜化聚合物中mpeg含量的增大，所得熒光膠束的粒徑減小。當(dāng)兩者反應(yīng)的質(zhì)量比為0.1/1時(shí)，所得雜化聚合物中聚乙二醇含量偏低，其在水中進(jìn)行自組裝時(shí)，所含的聚乙二醇鏈的分散和穩(wěn)定作用不夠，雜化聚合物在水中沉淀，不能得到穩(wěn)定的膠束；當(dāng)兩者的投料比為0.3/1時(shí)，雖然可以得到穩(wěn)定的熒光膠束，但膠束粒徑較大，超過(guò)200nm，分布較寬，外觀明顯渾濁；當(dāng)投料比為0.5/1，所得膠束粒徑顯著減少至113.3nm，膠束溶液僅輕微渾濁；當(dāng)投料比為0.75/1時(shí)，膠束粒徑進(jìn)一步大幅減小至50.8nm，得到澄清的熒光膠束溶液，這對(duì)于熒光膠束的應(yīng)用更為有利。投料比2/1與1.5/1相比，雖然2/1時(shí)得到的膠束粒徑更小，但變化并不顯著，且膠束粒徑僅為28.9nm，因此繼續(xù)增大mpeg用量意義不大。圖7為實(shí)施例8所得末端醛基化聚亞苯亞乙炔的¹hnmr譜圖，可見(jiàn)其-och2-質(zhì)子在δ4.2和～4.4ppm仍呈現(xiàn)出兩組峰，且兩組峰的積分面積差別不明顯，說(shuō)明仍有較多的末端-br基團(tuán)未能轉(zhuǎn)化為醛基，對(duì)乙炔基苯甲醛用量偏低。結(jié)果實(shí)施例8自組裝所得膠束粒徑偏大，達(dá)361.5nm，效果不好。

由實(shí)施例9可見(jiàn)，當(dāng)所用mpeg的分子量為1000時(shí)，即使mpeg1000-onh2/hb-pmpe-cho的投料比達(dá)到1.2/1，所得雜化結(jié)構(gòu)聚合物自組裝所得膠束的粒徑也大于實(shí)施例3，說(shuō)明mpeg1000的分散能力不如mpeg2000，不利于得到納米級(jí)膠束。

圖8為實(shí)施例2～7所得熒光膠束溶液的激發(fā)光譜和發(fā)射光譜，圖9為膠束水溶液在實(shí)驗(yàn)室365nm紫外分析儀照射下的熒光照片示例(實(shí)施例4)，可見(jiàn)各實(shí)施例所得膠束溶液具有幾乎相同的激發(fā)和發(fā)射光譜，在紫外光照射下可發(fā)出明亮的綠色熒光，其最大發(fā)射波長(zhǎng)在500nm左右。所得熒光納米膠束在功能化熒光納米探針領(lǐng)域具有較好地應(yīng)用前景。