專利名稱：利用硼酸加合物光學(xué)檢測(cè)葡萄糖的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于多羥基取代的有機(jī)分子的改進(jìn)光學(xué)方法和/或傳感器，它能測(cè)量水性或者有機(jī)介質(zhì)中這些分子的濃度。在一個(gè)應(yīng)用中，該方法和傳感器能夠監(jiān)測(cè)體外水溶液中的糖，即葡萄糖或者果糖的濃度。具體而言，該方法和傳感器可以監(jiān)測(cè)體內(nèi)水溶液中的糖，即葡萄糖或者果糖的濃度。檢測(cè)體外液體和體內(nèi)液體中的葡萄糖是很重要的。體內(nèi)檢測(cè)裝置可植入人體中。就本身來(lái)說(shuō)，這些光學(xué)方法和裝置的一些新部件也可以認(rèn)為是發(fā)明。
相關(guān)技術(shù)描述多年來(lái)一直致力于利用熒光技術(shù)測(cè)量體液中的多羥基化合物(例如葡萄糖)的濃度。盡管此后使用術(shù)語(yǔ)“葡萄糖”，但要理解的是也可以測(cè)定溶液中大多數(shù)含多羥基的有機(jī)化合物(碳水化合物，1，2-二醇，1，3-二醇等)。但盡管有這么多努力，至今仍未開(kāi)發(fā)出并商業(yè)化一種可用于體內(nèi)監(jiān)測(cè)的實(shí)用系統(tǒng)。已多次試圖通過(guò)熒光法利用結(jié)合了硼酸基團(tuán)的染料來(lái)檢測(cè)葡萄糖。硼酸能可逆地與糖結(jié)合是公知的。當(dāng)硼酸官能染料與糖結(jié)合時(shí)，會(huì)影響染料的特性。過(guò)去就是利用這種變化來(lái)測(cè)量糖濃度的。
Russell的US專利5137833(也可參見(jiàn)Russell與Zepp的US專利5512246)報(bào)道了將該方法用于葡萄糖傳感器的例子，該專利公開(kāi)了利用硼酸官能化的染料，該染料能與葡萄糖結(jié)合，且產(chǎn)生與葡萄糖濃度相關(guān)的信號(hào)。James等人的US專利5503770也利用了同一原理，但它將熒光染料、胺淬滅官能團(tuán)、以及硼酸結(jié)合到一個(gè)絡(luò)合物部分中，它們發(fā)出的熒光隨葡萄糖的結(jié)合程度而變化。Van Antwerp等人的US專利6002954和US 6011984結(jié)合了前面所引參考文獻(xiàn)的特征，還教導(dǎo)了制造一種聲稱可用于植入的裝置。A.E.Colvin、Jr.在US專利6304766中披露了基于光學(xué)的傳感器，它特別適合人體的原位檢測(cè)。
感興趣的專利包括但不限于Russell，US專利5,137,833(1992)James等人，US專利5,503,770(1996)Russell和Zepp，US專利5,512,246(1996)Van Antwerp等人，US專利6,002,954(1999)Van Antwerp和Mastrototaro，US專利6,011,984(2000)感興趣的相關(guān)US專利包括Wolfbeis等人，US專利4,586,518(1986)Gallop和Paz，US專利4,659,817(1989)Yafuso和Hui，US專利4,798,738(1989)Yafuso和Hui，US專利4,886,338(1989)Saaski等人，US專利5,039,491(1991)Lanier等人，US專利5,114,676(1992)-Wolfbeis等人，US專利5,232,858(1993)Colvin，US專利5,517,313(1996)Sundrehagen等人，US專利5,631,364(1997)James等人，US專利5,763,238(1998)Siegmund等人，US專利5,711,915(1998)Bamard和Rouilly，US專利5,852,126(1998)Colvin，US專利5,894,351(1999)Alder等人，US專利5,922,612(1999)Arnold等人，US專利6,063,637(2000)Song等人，US專利6,046,312(2000)Kimball等人，US專利6,139,799(2000)Clark等人，US專利6,040,194(2000)Schultz，US專利6,256,522(2001)Walt等人，US專利6,285,807(2001)Colvin，US專利6,304,266(2001)
Van Antwerp等人，US專利6,319,540(2001)感興趣的相關(guān)文章和出版物包括Yoon和Czarnik，J.Amer.Chem.Soc.(1992)114，5874-5875James，Linnane，和Shinkai，Chem.Commun.(1 996)，281-288Suenaga等人，TetrahedronLetters(1995)，36，4825-4828Eggert等人，J.Org.Chem.(1999)，64，3846-3852Wolfbeis等人，Analytica Chimica Acta(1995)，304，165-170Wang等人，Organic Letters(1999)，1，1209-1212Chen等人，Proc.Nat.Acad.Sci.(1999)，96，12287-12292Hale博士等人，Analytica Chimica Acta(1999)，248，155-161A.E.Colvin，Jr.等人，Johns Hopkins Technical Digest，第12卷，#17，第378頁(yè)(1996)普通參考文獻(xiàn)包括A.W.Czarnik(編著)，F(xiàn)luorescent Chemosensors for Ion and MoleculeRecognition，ACS Washington，D.C.1992.
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在此將本申請(qǐng)中所引用的所有專利、文章、參考文獻(xiàn)、標(biāo)準(zhǔn)等完整引用作為參考。
所有這些現(xiàn)有技術(shù)的傳感器在一個(gè)或多個(gè)方面存在不足，例如生理學(xué)條件下的可操作性、操作穩(wěn)定性、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易性、可靠性、可植入性、以及靈敏度。本發(fā)明克服了這些缺陷。
發(fā)明概述本發(fā)明涉及一種用于測(cè)定水性介質(zhì)中多羥基化合物的濃度、尤其是測(cè)定體內(nèi)、特別是生理介質(zhì)中的葡萄糖或果糖之類的糖的光學(xué)方法和光學(xué)系統(tǒng)。這些化合物、分析物處于帶有熒光傳感器的系統(tǒng)中，所述傳感器包括光源、檢測(cè)器和活性組分，而活性組分包括熒光團(tuán)D(熒光染料)、淬滅劑和任選的聚合物基質(zhì)M。某些組分就其本身來(lái)說(shuō)就是發(fā)明。當(dāng)熒光團(tuán)受到適宜波長(zhǎng)的光的激發(fā)時(shí)，它就會(huì)發(fā)光(熒光)。光強(qiáng)度與淬滅程度相關(guān)。熒光團(tuán)和淬滅劑Q優(yōu)選是獨(dú)立的實(shí)體，任選的是它們可被固定或者以共價(jià)方式結(jié)合到聚合基質(zhì)上，所述基質(zhì)可讓要檢測(cè)和定量的感興趣化合物滲透，或者與后者接觸。
在本發(fā)明的一方面中，本發(fā)明包括一類熒光淬滅化合物，它能對(duì)處于或接近生理pH的水性介質(zhì)中存在的葡萄糖類多羥基化合物產(chǎn)生響應(yīng)。換句話說(shuō)，淬滅效率受介質(zhì)中這些化合物的濃度控制。淬滅劑包括一種被至少一個(gè)硼酸基團(tuán)取代了的聯(lián)吡啶鎓鹽(viologen)，其中該加合物被固定到聚合物中，或者通過(guò)共價(jià)鍵與聚合物結(jié)合。淬滅劑、染料和聚合物還可通過(guò)共價(jià)鍵彼此結(jié)合。
硼酸與聯(lián)吡啶鎓鹽的結(jié)合以及對(duì)聯(lián)吡啶鎓鹽特性的最終影響都是本發(fā)明重要的實(shí)施方案。
在另一方面中，本發(fā)明是一類聚合熒光染料，它易被聯(lián)吡啶鎓鹽/硼酸的加合物淬滅。有用的染料包括嘧胺(pyranine)衍生物(例如羥基芘三磺酰胺衍生物等)。(見(jiàn)

圖1A、1B和1C)。
在一個(gè)實(shí)施方案中，染料包括與一種聚合物結(jié)合的羥基芘三磺酰胺部分。磺酸基團(tuán)轉(zhuǎn)換為磺酰胺基團(tuán)能將嘧胺的pKa偏移到更適合在生理pH條件下進(jìn)行測(cè)量的范圍內(nèi)。該轉(zhuǎn)換還可將染料的吸光度偏移成更長(zhǎng)的波長(zhǎng)，從而能使其更有效地被來(lái)自蘭LED的光激發(fā)，所述LED優(yōu)選為適合植入式傳感器的光源。這些衍生物通常是通過(guò)讓三磺酰氯中間體與以下物質(zhì)反應(yīng)制得1)聚胺，2)胺烯鍵官能化的不飽和單體，接著讓該加合物聚合，3)或者胺官能聚合物。在一個(gè)實(shí)施方案中，染料是被完全取代了的衍生物，在芘環(huán)上未殘留任何自由磺酸基。
在另一方面中，本發(fā)明是一種復(fù)合的可與水共存的聚合物基質(zhì)，優(yōu)選為水凝膠，它包含染料和淬滅劑部分?；|(zhì)是可被水溶脹的共聚物，優(yōu)選被交聯(lián)，染料和淬滅劑部分通過(guò)連接基L與之以共價(jià)鍵方式結(jié)合。在一個(gè)實(shí)施方案中，基質(zhì)是一種互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)(IPN)，在一個(gè)聚合物網(wǎng)絡(luò)中結(jié)合了染料，而在另一個(gè)聚合物網(wǎng)絡(luò)中結(jié)合了淬滅劑。在另一實(shí)施方案中，基質(zhì)是半-IPN，其中染料組分是高分子量的水溶性或者水分散性聚合物，它陷在由淬滅劑單體和適宜的親水共聚單體構(gòu)成的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中。任選的是，淬滅劑是可與水共存或可被水分散的成分，染料位于網(wǎng)絡(luò)內(nèi)。另外，染料和淬滅劑都可分別結(jié)合到水溶性或者水分散性聚合物中，其中染料和淬滅劑都陷在惰性聚合物基質(zhì)中。任選的是，可通過(guò)不讓這些成分透過(guò)但能讓分析物透過(guò)的薄膜將這些成分與分析物溶液分離開(kāi)。任選的是，基質(zhì)以分子形式印制，以便能有助于染料與淬滅劑之間的結(jié)合，從而增加對(duì)例如葡萄糖的特定糖優(yōu)于對(duì)其它多羥基化合物的選擇性。增強(qiáng)染料與淬滅劑之間相互作用的優(yōu)選方法是用帶負(fù)電荷的基團(tuán)對(duì)染料部分進(jìn)行官能化，這些基團(tuán)例如羧酸鹽、磺酸鹽、磷酸鹽和膦酸鹽。
在另一方面中，本發(fā)明涉及一種借助光學(xué)傳感器檢測(cè)體內(nèi)葡萄糖濃度的裝置。該特定裝置包括優(yōu)選為蘭色LED光源的可見(jiàn)光源、光電檢測(cè)器、諸如光纖組件之類的光導(dǎo)管(光波導(dǎo))、以及水不溶性聚合物基質(zhì)，所述基質(zhì)包括易被聯(lián)吡啶鎓鹽淬滅的熒光團(tuán)、聯(lián)吡啶鎓鹽/硼酸淬滅劑、以及可透過(guò)葡萄糖的聚合物，其中基質(zhì)與所述光路和含分析物的介質(zhì)接觸。
在另一實(shí)施例中，本發(fā)明涉及一種在大約430到600nm的檢測(cè)范圍內(nèi)體內(nèi)檢測(cè)作為分析物的多羥基取代有機(jī)分子的光學(xué)方法，該方法包括A.獲得熒光團(tuán)染料D，它能與分析物溶液共存，其中D選自(a)D1是一種具有以下特性的熒光團(tuán)染料i.熒光團(tuán)，ii.在超過(guò)430且小于600nm的范圍內(nèi)激發(fā)，iii.分析條件下能耐受光漂白，iv.斯托克斯偏移約為或大于30nm，
v.能與所述分析物溶液共存，且其中所述vi.染料D1能被甲基聯(lián)吡啶鎓鹽淬滅，產(chǎn)生能實(shí)驗(yàn)測(cè)量的大于或等于50的表觀Stern-Volmer淬滅常數(shù)(Ksv)，其中熒光團(tuán)染料D1是中性或帶負(fù)電，它是(i)分子量為1000道爾頓或以上的分散性化合物，但是，如果染料被帶負(fù)電的基團(tuán)取代，其分子量就是500道爾頓或以上；(ii)水溶性或水分散性聚合物中的側(cè)基或鏈單元，所述聚合物的分子量大于約10000道爾頓，以及任選的是所述聚合物通過(guò)非共價(jià)鍵方式與水不溶性聚合物介質(zhì)M1聯(lián)合，它以物理方式固定在所述聚合物基質(zhì)M1內(nèi)，其中所述聚合物基質(zhì)M1可讓所述分析物溶液透過(guò)，或與之接觸；以及任選的是，在D1帶負(fù)電荷，且聚合物被固定為與陽(yáng)離子性的水溶性聚合物組成的絡(luò)合物，形成的所述絡(luò)合物對(duì)所述分析物溶液來(lái)說(shuō)是可透的，或者與之接觸；(b)D2是具有以下特性的熒光團(tuán)染料i.熒光團(tuán)，ii.能在超過(guò)430且小于800nm的范圍內(nèi)激發(fā)，iii.斯托克斯偏移約為或大于30nm，iv.分析條件下能耐受光漂白，v.能與所述分析物溶液共存，其中所述vi.所述染料D2能被甲基聯(lián)吡啶鎓鹽淬滅，產(chǎn)生大于或等于50的表觀Stern-Volmer淬滅常數(shù)(Ksv)，其中D2通過(guò)共價(jià)鍵與不溶性聚合物基質(zhì)M1鍵和，其中所述聚合物基質(zhì)M1對(duì)所述分析物是可透的，或與之接觸；其中所述熒光團(tuán)染料D2是以下結(jié)構(gòu)的一部分M1-L1-D2，但前提條件是D2是多官能團(tuán)的，它在一個(gè)、兩個(gè)或三個(gè)位點(diǎn)與基質(zhì)M1鍵和；L1是水解穩(wěn)定的共價(jià)鍵聯(lián)接基團(tuán)，它選自直接鍵和的有1到8個(gè)碳原子的低級(jí)亞烴基，任選的是它被選自以下物質(zhì)的一種或多種二價(jià)連接基團(tuán)封端或者包括這些基團(tuán)磺酰胺，酰胺，酯，醚，硫化物，砜，次苯基，脲烷，脲，胺，以及B.與含硼酸的淬滅劑部分Q結(jié)合，其中Q包括共軛含氮雜環(huán)芳香族聯(lián)鎓鹽，該化合物具有能與所述分析物共存的特性，Q在存在所述分析物時(shí)產(chǎn)生可監(jiān)測(cè)的染料發(fā)光變化，它選自(i)淬滅劑Q1，它是分子量約為400道爾頓或以上的分散性化合物，或者它是分子量大于10000道爾頓的水溶性或水分散性聚合物中的側(cè)基或者鏈單元，任選的是所述聚合物通過(guò)非共價(jià)鍵方式與任選存在的聚合物基質(zhì)M1聯(lián)接，它通過(guò)物理方式固定在所述聚合物基質(zhì)中，或者任選的是所述聚合物被固定為與帶負(fù)電的水溶性聚合物組成的絡(luò)合物，或者(ii)淬滅劑Q2，它通過(guò)連接基L2以共價(jià)鍵方式與M1或者與第二水不溶性聚合物基質(zhì)M2鍵和，產(chǎn)生M2-L2-Q2，其中L2選自直接鍵和的有1到8個(gè)碳原子的低級(jí)亞烴基，任選的是它被選自以下物質(zhì)的一種或多種二價(jià)連接基團(tuán)封端或者包括這些基團(tuán)磺酰胺，酰胺，季銨，吡啶，酯，醚，硫化物，砜，次苯基，脲，硫脲，脲烷或胺，其中要讓所述淬滅劑Q1或Q2與所述熒光團(tuán)染料D1或D2在分子級(jí)的水平混合，但前提是，當(dāng)Q2是多官能團(tuán)時(shí)，它在一個(gè)或多個(gè)位點(diǎn)處與基質(zhì)M2連接。
C.在體內(nèi)讓含分析物的生理液體與染料和淬滅劑接觸，并讓激發(fā)光源與檢測(cè)器耦合；D.約在430到600nm的范圍內(nèi)產(chǎn)生可檢測(cè)并可定量的信號(hào)；以及E.測(cè)定所述生理液體中的所述多羥基取代分析物的濃度。
在另一實(shí)施方案中，本發(fā)明是一種結(jié)合了上面所列成分的裝置，它們一起作用，用來(lái)測(cè)量分析物。
在本發(fā)明中，與D1和D2結(jié)合的術(shù)語(yǔ)“聚合物”排除了能與二羥基化合物反應(yīng)或結(jié)合的那些聚合物。有用的聚合物可以是陰離子、陽(yáng)離子、或者中性物質(zhì)，它是水解穩(wěn)定的，且能與體內(nèi)液體共存。
在本方法的另一方面中，染料D1選自具有以下結(jié)構(gòu)的嘧胺衍生物的離散分子或聚合物
其中R1、R2和R3每個(gè)都是-NH-CH2-CH2(-O-CH2-CH2)n-X1；其中X1選自-CH2-OCH3，-CO2H，-CONH2，-SO3H，或者-NH2；以及n介于約70到10000之間，優(yōu)選介于100到1000之間。
在本方法的另一方面中，染料D1或D2是由具有以下結(jié)構(gòu)的嘧胺衍生物制備得到的 或者由選自包括以下基團(tuán)的染料單體制備得到 其中R4＝-H，以及R5選自-R6-NH-(C＝O)-(C＝CH2)-R7，-R6-O-(C＝O)-(C＝CH2)-R7，-CH2-C6H4-CH＝CH2-或者-CH2-CH＝CH2-其中R6是2到6個(gè)碳原子的低級(jí)亞烴基，R7＝-H，或者-CH3其中Z是封端基團(tuán)，它可通過(guò)水解去掉，它選自-(C＝O)-R8-Y其中R8是選自1到4個(gè)碳原子的低級(jí)亞烴基，以及Y選自-H，-OH，-CO2H，-SO3H，-(C＝O)-NH-R9，或者-CO2-R9，其中R9是1到4個(gè)碳原子的低級(jí)亞烴基。優(yōu)選的是染料部分D1作為分散性化合物或者側(cè)基選自
其中R18是-H或者L3-A，其中L3選自上面的L2，A選自-COOH和-SO3H；以及R19是-H或者選自上面的R5，但前提是當(dāng)染料是D2時(shí)，R18或R19中的至少一個(gè)是可聚合的基團(tuán)，每個(gè)磺酰胺基團(tuán)可被一個(gè)-H取代。
在另一方面中，Q1是分散性化合物，它的分子量(MW)至少是分析物MW的兩倍，它是水溶性或者水分散性的，至少有一個(gè)硼酸取代基，其中所述化合物通過(guò)半透膜與身體隔離開(kāi)。優(yōu)選的是Q1作為分散性化合物含兩個(gè)硼酸取代基。
在另一方面中，淬滅劑Q1選自 或
其中硼酸基團(tuán)處于間或鄰位上。
在該方法的另一方面中，淬滅劑Q1或Q2由選自包括以下基團(tuán)的淬滅劑前體制得 或 其中(V)2+是選自以下物質(zhì)的異構(gòu)體的含氮共軛雜環(huán)芳族基團(tuán)聯(lián)吡啶，乙撐聯(lián)吡啶，苯撐聯(lián)吡啶，菲羅啉，或者二氮雜芴(diazafluorene)；其中兩個(gè)氮原子分別位于不同的芳環(huán)中，并且氮位于能形成鎓鹽的所有位置上，其中Z1或者Z2是氮上的取代基，它也是選自以下基團(tuán)的可聚合烯鍵式不飽和基(i)-R10-CO2-C(R11)＝CH2，-R10-NH-(C＝O)-C(R2)＝CH2，或者-CH2-C6H4-CH＝CH2，在此R10是2到6個(gè)碳原子的低級(jí)亞烴基或者羥基亞烴基，其中R11＝-H或者-CH3；或者(ii)配合基選自-R12-Z3其中R12是-CH2-C6H4-或者2到6個(gè)碳原子的亞烴基，而Z3是-OH，-SH，-CO2H，或者-NH2。
Q1是分散性化合物，或者水溶性或水分散性聚合物的側(cè)基或者鏈單元(線性或者分枝的)。不溶性聚合物基質(zhì)M1-L2-D2優(yōu)選是交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)聚合物。
在另一方面中，Q1或者Q2由選自以下物質(zhì)的前體來(lái)制備
其中V3和Z4或者Z5是2，3或者4-(CH＝CH2)-吡啶；-N-(CH2)w-O(C＝O)C(CH3)＝CH2)；-O-(CH2)w，-O-CH2-(CH＝CH2)；-O-(CH2)w-O-(C＝O)CH(＝CH2)；以及-O-(CH2)w-O-(C＝O)C(CH3)＝CH2；w是2到6的整數(shù)，或者Z4和Z5的定義與上面Z1和Z2的相同。
對(duì)于染料D，要注意的是，D1和D2帶有附帶條件，即染料D1和D2不包括重氮鍵-N＝N-。
對(duì)于淬滅劑Q，Q1和Q2帶有附帶條件，即淬滅劑Q1和Q2不包括重氮鍵-N＝N-。
對(duì)于此處描述的體內(nèi)應(yīng)用而言，排除了以聚合物形式存在的鄰-芐基硼酸衍生物。
附圖簡(jiǎn)述圖1A是(8-羥基芘-1，3，6-N，N’，N”-三-(甲氧基聚乙氧基乙基(n～125)磺酰胺)(HPTS-PEG)的結(jié)構(gòu)式。
圖1B是(8-醋酸基芘-1，3，6-N，N’，N”-三-(甲基丙烯?；０坊酋０?(醋酸基HPTS-MA)的結(jié)構(gòu)式。
圖1C是(8-羥基芘-1，3，6-N，N’，N”-三-(羧基丙基磺酰胺)(HPTS-CO2)的結(jié)構(gòu)式。
圖2A到2G是作為二鹵化物鹽的淬滅劑Q1的示意性結(jié)構(gòu)表達(dá)式。
圖2A是反式-1，2-雙(4，4’-N，N’-(芐基-4-硼酸)-吡啶)二溴化乙烯；圖2B是1，7-N，N’-雙(芐基-3-硼酸)-二溴菲羅林；圖2C是芐基聯(lián)吡啶鎓鹽(BV)-對(duì)比淬滅劑；圖2D是4，4’-N，N’-雙(芐基-2-硼酸)-二溴聯(lián)吡啶(o-BBV)；圖2E是4，4’-N，N’-雙(芐基-3-硼酸)-二溴聯(lián)吡啶(m-BBV)；圖2F是4，4’-N，N’-雙(芐基-4-硼酸)-二溴聯(lián)吡啶(p-BBV)；圖2G是N，N’-雙(芐基-(2，3，或4)-硼酸)-4，7-鹵代菲羅林(4，7-苯基-o，m，或者p-BBV)；圖3A是響應(yīng)葡萄糖的不對(duì)稱聯(lián)吡啶鎓鹽，圖3B到3I是淬滅劑前體的示意性表達(dá)結(jié)構(gòu)圖3A是4-N-(芐基-2-硼酸)-4’-N’-(芐基)-溴氯代聯(lián)吡啶；圖3B是4-N-(芐基-3-硼酸)4’-N’-(芐基-4-乙烯基)-溴氯代聯(lián)吡啶(m-SBBV)；圖3C是4-N-(芐基-2-硼酸)-4’-N’-(芐基-4-乙烯基)-溴氯代聯(lián)吡啶(o-SBBV)；和圖3D是4-N-(芐基-4-硼酸)-4’-N’-(芐基-4-乙烯基)-溴氯代聯(lián)吡啶(p-SBBV)；圖3E是反式-1，2-二-4-N-(芐基-4-硼酸)-4’-N’-(芐基-4-乙烯基)-聯(lián)吡啶-4-二溴化乙烯；圖3F是4-N-(芐基-3-硼酸)-4’-N’-(芐基-3-乙烯基)-3二溴菲羅林；圖3G是4，4’-N，N’-雙-〔芐基-(3-亞甲基-4-乙烯基-溴化吡啶)-5-(硼酸)〕-二溴聯(lián)吡啶(m-BBVBP)；圖3H是4-N-(芐基-3-硼酸)-7-n-〔芐基-3-(亞甲基-(1-氧代-3-(氧代芐乙烯)-丙烷))-5-硼酸〕-4，7-二溴菲羅林；圖3I是4，4’-N，N-雙-〔芐基-(3-亞甲基-4-乙烯基溴化吡啶)-5-(硼酸)〕-4，7二溴菲羅林；圖4A和4B分別是本發(fā)明的互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)(IPN)聚合物和半-IPN聚合物的結(jié)構(gòu)的示意性表示圖。
圖5是芐基聯(lián)吡啶鎓(0.001M)和4，4’-N，N’-雙-(芐基-3-硼酸)-二溴聯(lián)吡啶(m-BBV)的響應(yīng)的曲線表示圖，它表示m-BBV對(duì)HPTS-PEG(1×10-5M)的淬滅效率的調(diào)制，該淬滅效率是葡萄糖濃度的函數(shù)。
圖6是對(duì)、間、和鄰芐基硼酸聯(lián)吡啶鎓(BBV)(0.001M)的響應(yīng)曲線表示圖，它表示對(duì)HPTS-PEG(1×10-5M)的淬滅效率的調(diào)制，該淬滅效率是葡萄糖濃度的函數(shù)。
圖7是用m-BBV淬滅pH為7.4的磷酸緩沖液中的HPTS-PEG的Stern-Volmer曲線。
圖8是用于工藝液流的體外探針的一個(gè)實(shí)施方案的示意性表示圖，并且它還是說(shuō)明傳感聚合物組合體的應(yīng)用的實(shí)施方案。
圖9是體外探針的第二個(gè)實(shí)施方案的示意性表示圖，它將用于工藝液流中監(jiān)測(cè)例如為葡萄糖或果糖的多羥基有機(jī)化合物。
圖10是圖9的體外探針的示意性橫截面表示圖。它還是圖9的體內(nèi)傳感聚合物組合體的表示圖。
圖11是雙組分系統(tǒng)4，7-苯基m-SBBV和HPTS-MA的曲線表示圖，它描述了在pH為7.4的緩沖液中熒光強(qiáng)度對(duì)以秒為單位的時(shí)間的曲線。
圖12A是隨著m-BBV的增加，8-羥基芘-1，3，6-N，N’，N”-(羧基丙基磺酰胺)(HPTS-CO2)的熒光發(fā)射光譜的曲線圖。它描述了0到1mM情況下熒光強(qiáng)度對(duì)波長(zhǎng)(nm)的曲線。
圖12B是8-羥基芘-1，3，6-N，N’，N”-(羧基丙基磺酰胺)(HPTS-CO2)/m-BBV對(duì)葡萄糖的熒光發(fā)射響應(yīng)的曲線圖。它描繪了0到1800mg/dL時(shí)熒光強(qiáng)度對(duì)波長(zhǎng)(nm)的曲線。
圖13是8-羥基芘-1，3，6-N，N’，N”-(羧丙基磺酰胺)(HPTS-CO2)與m-BBV對(duì)葡萄糖的響應(yīng)曲線表示圖。它描繪了F/F0對(duì)葡萄糖(mg/dL)的曲線。
圖14是雙組分系統(tǒng)m-BBVBP和HPTS-MA的熒光強(qiáng)度對(duì)時(shí)間(秒)的曲線表示圖。
發(fā)明詳述和優(yōu)選實(shí)施例定義按照此處所用的“硼酸”是指結(jié)構(gòu)-B(OH)2。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以認(rèn)識(shí)到，在合成本發(fā)明的淬滅劑過(guò)程中，在不同階段硼酸可以硼酸酯的形式存在。硼酸意味著包括這些酯。
“檢測(cè)器”是指用于監(jiān)測(cè)光電二極管之類的光強(qiáng)度的裝置。
“熒光團(tuán)”或“熒光團(tuán)染料”或者“染料”是指這樣一種化合物，當(dāng)它們暴露在適當(dāng)波長(zhǎng)的光條件下時(shí)，芳香基或者雜環(huán)芳基就會(huì)發(fā)光，即它發(fā)出熒光。熒光團(tuán)D選自分散性化合物或者可變成第二分散性化合物或者可聚合化合物的反應(yīng)中間體；或者D是由所述反應(yīng)中間體或可聚合化合物制備的聚合物中的側(cè)基或者鏈單元，該聚合物是水溶性或者水分散性聚合物，或者它是水不溶性聚合物，任選的是所述聚合物是交聯(lián)的。
“HEMA”是指2-羥乙基甲基丙烯酸酯。
“光源”或者“激發(fā)光源”是指能發(fā)出電磁輻射的裝置，例如氙燈、中壓汞燈、發(fā)光二極管(LED)，所有這些都是商業(yè)可得的。
“連接基”是指L、L1或者L2，它們是二價(jià)部分，能通過(guò)共價(jià)鍵將傳感部分連接到聚合物或基質(zhì)上。L、L1或者L2的例子包括可獨(dú)立選自直接鍵合或者帶有1到8個(gè)碳原子的低級(jí)亞烴基的基團(tuán)，任選的是它被一個(gè)或多個(gè)二價(jià)連接基封端或阻斷，這些連接基選自磺酰胺(-SO2NH-)、酰胺-(C＝O)N-、酯-(C＝O)-O-、醚-O-、硫醚-S-、砜(-SO2-)、亞苯基-C6H4-、脲烷-NH(C＝O)-O-、脲-NH(C＝O)NH-、硫脲-NH(C＝S)-NH-、酰胺-(C＝O)NH-、胺-NR-(其中將R定義為具有1到6個(gè)碳原子的烷基)等。
“淬滅劑”是指在它出現(xiàn)時(shí)能減少熒光團(tuán)的發(fā)射的化合物。淬滅劑Q選自分散性化合物、能轉(zhuǎn)換成第二種分散性化合物或者可聚合化合物的反應(yīng)中間體，或者Q是由所述反應(yīng)中間體或者可聚合化合物制備的聚合物中的側(cè)基或者鏈單元，該聚合物是水溶性或水分散性聚合物，或者它是水不溶性聚合物，所述聚合物任選是交聯(lián)的。
“體內(nèi)”是指活的哺乳動(dòng)物中的分析，優(yōu)選是人。體內(nèi)測(cè)量是在人體內(nèi)的溫度、壓力、介質(zhì)、分析物濃度和pH的生理?xiàng)l件下進(jìn)行的測(cè)量。
“IPN”或“互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)”是指以交叉方式合成的兩種或多種網(wǎng)絡(luò)聚合物的結(jié)合(參見(jiàn)L.H.Sperling，Interpenetrating Polymer Networks，ACS Advances in Chemistry Series 239，1994，from August 25-30，1991NewYork ACS Meeting)。
“吡啶鹽”是指包括在吡啶環(huán)的氮上以及任選地在其它位置的碳上發(fā)生了取代的單元、即吡啶環(huán)的連接基或者側(cè)基結(jié)構(gòu)。碳上的取代基包括乙烯基，氮上的取代基包括芐基硼酸的亞甲基基團(tuán)。
“半-IPN”或者“半互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)”是指一種聚合物組合，其中一種組分可溶，而另一種組分是網(wǎng)絡(luò)(見(jiàn)上面的Sperling)。
“鎓鹽”是指雜芳族離子化合物，它的雜原子上帶有整齊的正電荷，在聯(lián)吡啶鎓鹽情況下是氮帶有正電荷。
“PEG”或者“聚乙二醇”是指含氧乙烯(-OCH2-CH2-)重復(fù)單元的聚合物或者鏈段。
“PEGDMA”指用兩個(gè)甲基丙烯酸酯基封端的聚乙烯醇。
“PEGMA”是指用一個(gè)甲基丙烯酸酯基封端的聚乙烯醇。
“生理pH”是指一般在活的人血液中存在的pH范圍7.3-7.5。
“可見(jiàn)光范圍”是指譜線介于約400到800nm之間的光。
“聯(lián)吡啶鎓鹽”一般是指基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)為含氮的共軛N-取代雜環(huán)芳族二鎓鹽的化合物，例如4，4’-N，N-雙-(芐基)二鹵代(即二氯、溴氯)聯(lián)吡啶等。聯(lián)吡啶鎓鹽還包括菲羅啉化合物。
本發(fā)明涉及到許多重要的進(jìn)步。它們包括但不限于一種方法和體內(nèi)裝置，可用于檢測(cè)分別選自水性或者有機(jī)液或者它們組合的液體中的、或者生理液體中的碳水化合物、1，2-二醇或者1，3-二醇的水平。本發(fā)明使用了一系列熒光團(tuán)染料、一系列硼酸取代的淬滅劑、以及相互作用的與水共存的、水溶性的、與有機(jī)溶劑共存的、可溶于有機(jī)溶劑的有機(jī)聚合物的組合。這些方面將在下面詳細(xì)討論。首先將討論這些組分，然后討論將它們組合成下面的方法和裝置。
淬滅劑在本發(fā)明中提供對(duì)葡萄糖的識(shí)別的部分是芳族硼酸。具體而言，本發(fā)明的硼酸能以共價(jià)鍵與共軛的含氮雜環(huán)芳族二鎓結(jié)構(gòu)、例如聯(lián)吡啶鎓鹽鍵合(參見(jiàn)圖3A到3I中的例子)，其中硼酸的pKa約小于7，它與水性介質(zhì)中的葡萄糖可逆反應(yīng)生成硼酸酯。反應(yīng)程度與介質(zhì)中的葡萄糖濃度相關(guān)。
本發(fā)明的聯(lián)鎓鹽由共軛的雜環(huán)芳族二氮化合物制得。共軛雜環(huán)芳族二氮化合物選自聯(lián)吡啶、乙撐聯(lián)吡啶，苯撐聯(lián)吡啶，菲羅啉，或者二氮雜芴；其中氮原子位于不同的芳環(huán)上，它們能形成鎓鹽。要理解的是，本發(fā)明還可以使用所述共軛雜環(huán)芳族二氮化合物的所有異構(gòu)體，其中兩個(gè)氮都可被取代。由4，4’-聯(lián)吡啶和4，7-菲羅林衍生出來(lái)的聯(lián)鎓鹽是優(yōu)選的。聯(lián)吡啶鎓鹽硼酸加合物是分散性化合物，或是分子量大于10000的水溶性或水分散性聚合物鏈中的可與水共存的側(cè)基或單元，或者它能與水不溶聚合物基質(zhì)鍵合。在聯(lián)吡啶鎓鹽部分結(jié)合了一個(gè)或多個(gè)硼酸基團(tuán)。
至于聚合的淬滅劑前體，可存在三種選擇將硼酸部分結(jié)合到位于基團(tuán)中央的雜芳族上的兩個(gè)不同氮上。它們是a)讓位于第一芳族部分的可聚合基團(tuán)與一個(gè)氮結(jié)合，讓至少含一個(gè)-B(OH)2基團(tuán)的第二芳族基團(tuán)與第二個(gè)氮結(jié)合；
b)讓一個(gè)或多個(gè)硼酸基團(tuán)結(jié)合到與一個(gè)氮和一個(gè)硼酸結(jié)合的第一芳族部分上，讓可聚合的基團(tuán)與第二芳族基團(tuán)結(jié)合，該第二芳族基團(tuán)與第二個(gè)氮結(jié)合；以及c)讓一個(gè)硼酸基團(tuán)和一個(gè)可聚合基團(tuán)與第一芳族部分聚合，該第一芳族部分與一個(gè)氮結(jié)合，硼酸基團(tuán)和可聚合基團(tuán)與第二芳族部分結(jié)合，該第二芳族部分與第二個(gè)氮結(jié)合。
帶有一個(gè)硼酸基團(tuán)的代表性聯(lián)吡啶鎓鹽包括以下結(jié)構(gòu)1.具有如下結(jié)構(gòu)的硼酸取代聯(lián)吡啶鎓鹽 其中n＝0-3，優(yōu)選n為1，其中L是連接基，即此處所定義的L1或L2，M是此處所定義的聚合物基質(zhì)，以及其中Y2是苯硼酸(m-和p-異構(gòu)體)或者萘硼酸，優(yōu)選是苯硼酸，以及2.作為聯(lián)吡啶鎓鹽雜環(huán)上的取代基。
可以預(yù)料到聯(lián)吡啶鎓鹽是以上物質(zhì)的組合。衍生出聯(lián)吡啶鎓鹽/硼酸的前體是不對(duì)稱取代的聯(lián)吡啶鎓鹽，例如它的一端為硼酸官能團(tuán)，另一端為乙烯基團(tuán)之類的可聚合官能團(tuán)(見(jiàn)圖3A-3I)。聯(lián)吡啶鎓/硼酸部分是水溶性聚合物或者水分散性聚合物的側(cè)基或鏈單元，或者是足能讓葡萄糖透過(guò)從而建立起平衡的交聯(lián)親水聚合物或水凝膠。
熒光團(tuán)染料本發(fā)明中使用的染料(見(jiàn)圖1A、1B、1C)可被波長(zhǎng)約為或大于430nm的光激發(fā)，它的斯托克斯偏移足夠大，這樣激發(fā)和發(fā)射波長(zhǎng)至少能分開(kāi)10nm，優(yōu)選能分開(kāi)大于或等于30nm。這些染料易被聯(lián)吡啶鎓鹽之類的電子受體分子淬滅，并能耐受光漂白，對(duì)光氧化、水解和生物降解都很穩(wěn)定。在用甲基聯(lián)吡啶鎓鹽檢測(cè)時(shí)，本發(fā)明中所用染料的表觀Stern-Volmer淬滅常數(shù)約等于或大于50，優(yōu)選大于100。在下面的制備過(guò)程A中可以找到Stern-Volmer檢測(cè)的概略描述。優(yōu)選的染料包括羥基芘三磺酸的聚合衍生物。某些情況下，染料通過(guò)磺酰胺官能團(tuán)與聚合物鍵合。聚合染料是水溶性的、水不溶但能溶脹的，或者可在水中分散，或者是交聯(lián)的。例如，優(yōu)選染料作為聚合物是8-羥基芘-1，3，6-N，N’，N”-三(甲氧基聚乙氧基乙基(n～125)磺酰胺)的水溶性PEG加合物(通過(guò)讓醋酸基芘三磺酰氯與氨乙酸PEG一甲基醚反應(yīng)制得)。所得染料聚合物的分子量至少約為10000，這樣當(dāng)它陷在水凝膠或者網(wǎng)絡(luò)聚合物基質(zhì)中時(shí)，它不能從基質(zhì)中擴(kuò)散到周圍的水性介質(zhì)中。
分散性化合物的代表性染料是通過(guò)讓8-醋酸基芘-1，3，6-三磺酰氯(HPTS-C1)與氨基丁酸類的氨基酸反應(yīng)制得的三組分加合物(trisadducts)。與一種聚合物鍵合并帶有一個(gè)或多個(gè)陰離子基團(tuán)的羥基芘三磺酰胺染料是最優(yōu)選的，例如8-羥基芘-1-N-(甲基丙烯酰胺基丙基磺酰胺)-N’，N”-3，6-雙(羧丙基磺酰胺)HPTS-CO2-MA與HEMA、PEGMA的共聚物等。
其它例子包括8-醋酸芘-1，3，6-N，N’，N”-三(甲基丙烯酰胺基丙基亞磺酰胺)與HEMA、PEGMA或者其它親水共聚單體的可溶性共聚物。在聚合過(guò)程中要利用封端基團(tuán)保護(hù)染料中的酚取代基，該封端基團(tuán)可通過(guò)聚合完成后的水解操作去除。適合的封端基例如醋酸基、三氟醋酸基等，它們都是本領(lǐng)域所公知的。
必不可少的是，為了能進(jìn)行檢測(cè)，必需讓檢測(cè)部分(分析物、染料、淬滅劑)緊密地物理接近，以便能相互作用，即以分子的水平混合，并與要檢測(cè)的物種平衡。雖然大多數(shù)情況下沒(méi)有任何理論或機(jī)理的約束，但為了發(fā)生淬滅，這些分子必需碰撞，或者分子中心的距離小于10埃。然而，如果分子再遠(yuǎn)一些，與距離相關(guān)的淬滅就會(huì)迅速下降。顯然，當(dāng)聯(lián)吡啶鎓/硼酸加合物和染料緊密接近時(shí)，染料發(fā)出的熒光強(qiáng)度因光引發(fā)的分子內(nèi)電子從染料轉(zhuǎn)移到聯(lián)吡啶鎓鹽而被削弱。但葡萄糖與硼酸鍵合時(shí)，硼酸酯與聯(lián)吡啶鎓鹽相互作用，從而會(huì)根據(jù)葡萄糖鍵合的程度改變它的淬滅效率。雖然還未建立該相互作用的專有特征，但它涉及到電子從硼酸鹽轉(zhuǎn)移到聯(lián)吡啶鎓鹽，或者形成硼酸鹽，這能讓聯(lián)吡啶鎓鹽的還原電位發(fā)生偏移。還原電位是淬滅劑接受電子能力的指示。
傳感器的聚合物基質(zhì)對(duì)于體內(nèi)應(yīng)用而言，傳感器要用于含一種或多種多羥基有機(jī)化合物的生理流體的移動(dòng)液流中，或者要植入含所述化合物的肌肉類的組織中。因此，必要的是，任何傳感部分都不能從傳感器組件中脫離出去。于是，對(duì)于體內(nèi)應(yīng)用來(lái)說(shuō)，傳感成分是有機(jī)聚合物傳感組合件部分?？扇苋玖虾痛銣鐒┍话胪改は拗谱?，該半透膜僅讓分析物通過(guò)，但能阻擋檢測(cè)部分通過(guò)。這可通過(guò)利用基本上大于分析物分子的可溶分子(它的分子量至少是分析物的兩倍，或者大于1000，優(yōu)選大于5000)作為檢測(cè)部分；采用諸如透析或者超濾薄膜作為選擇性半透膜，它的特效分子量介于分析物的分子量與檢測(cè)部分的分子量之間，于是就能定量地留住檢測(cè)部分。
優(yōu)選的是，參見(jiàn)圖8，檢測(cè)部分固定在不溶性聚合物基質(zhì)中，該基質(zhì)能讓葡萄糖自由透過(guò)。聚合物基質(zhì)包括有機(jī)物、無(wú)機(jī)物或者兩種聚合物的組合?；|(zhì)包括生物相容材料?？梢赃x擇的是，基質(zhì)上涂覆了一種能讓感興趣分析物透過(guò)的第二生物相容聚合物。
聚合物基質(zhì)的功能是將熒光團(tuán)和淬滅劑部分保持并固定在一起，同時(shí)讓它們與分析物接觸，讓分析物與硼酸鍵合。為了達(dá)到這種效果，基質(zhì)必需不溶于介質(zhì)，并能通過(guò)在基質(zhì)與分析物溶液之間形成高的接觸表面積而與介質(zhì)緊密關(guān)聯(lián)。例如，可以使用超薄薄膜或者微孔支持基質(zhì)。可以選擇的是，基質(zhì)可在分析物溶液中溶脹，例如可將水凝膠基質(zhì)用于水性系統(tǒng)。在某些例子中，傳感聚合物與諸如光導(dǎo)管表面之類的表面結(jié)合，或者浸到微孔薄膜中。所有情況下，基質(zhì)必需不能干擾分析物向結(jié)合位置的傳遞，這樣就能在兩相之間建立平衡。在本領(lǐng)域已經(jīng)創(chuàng)立了制備超薄薄膜、微孔聚合物、微孔溶膠凝膠以及水凝膠的技術(shù)。
對(duì)于本發(fā)明來(lái)說(shuō)，水凝膠聚合物是優(yōu)選的。此處所用的術(shù)語(yǔ)--水凝膠是指在水中基本上能溶脹但不會(huì)溶解的聚合物。該水凝膠可以是線性、接枝、或者網(wǎng)絡(luò)聚合物，或者是高分子電解質(zhì)絡(luò)合物，前提是它們不含可溶的或者可浸出的組分。一般而言，可通過(guò)在水溶性聚合物上實(shí)施的交聯(lián)步驟來(lái)制備水凝膠網(wǎng)絡(luò)，這樣它們能在水性介質(zhì)中溶脹但不會(huì)溶解?？梢赃x擇的是，水凝膠聚合物是通過(guò)讓親水且交聯(lián)的單體化合物共聚來(lái)制備，從而獲得水溶脹的網(wǎng)絡(luò)聚合物。該聚合物還可通過(guò)加成或者縮聚、或者這兩種工藝的組合來(lái)制備。這些情況下，通過(guò)利用單體衍生物結(jié)合網(wǎng)絡(luò)形成單體進(jìn)行共聚，從而將檢測(cè)部分結(jié)合到聚合物中?？梢赃x擇的是，可利用后聚合反應(yīng)將反應(yīng)部分結(jié)合到已制備好的基質(zhì)中。所述檢測(cè)部分是聚合物鏈中的單元，或者是與這些鏈結(jié)合的側(cè)基。
本發(fā)明所使用的水凝膠還可以是單一聚合物，例如單網(wǎng)絡(luò)，染料和淬滅劑都以共價(jià)鍵與之鍵合，或者該水凝膠是多組分水凝膠。多組分水凝膠包括互穿網(wǎng)絡(luò)、高分子電解質(zhì)絡(luò)合物、以及兩種或兩種聚合物的各種其它混合物，由此可以獲得能被水溶脹的組合物，它包括分散在水凝膠基質(zhì)中的第二聚合物，從而改變了微層結(jié)構(gòu)。
單一水凝膠一般通過(guò)親水單體混合物的自由基共聚制得，這些單體包括但不限于HEMA，PEGMA，甲基丙烯酸，丙烯酸羥乙基酯，N-乙烯基吡咯烷酮，N，N’-二甲基丙稀酰胺等；離子性單體包括甲基丙烯酰胺基丙基三甲基氯化銨，己二烯二甲基氯化銨，芐乙烯三甲基氯化銨，硫代丙基甲基丙烯酸鈉等；交聯(lián)劑包括乙二醇二甲基丙烯酸酯，PEGDMA，三羥甲基丙烷三丙烯酸酯等。利用本領(lǐng)域以形成的原理選擇單體比例，以優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)特性，這些特性包括滲透性、溶脹指數(shù)，凝膠強(qiáng)度。在一個(gè)實(shí)施方案中，染料部分是從染料分子的烯鍵式不飽和衍生物衍生而來(lái)，例如8-醋酸基芘-1，3，6-N，N’，N”-三-(甲基丙烯酰胺基丙基磺酰胺)，淬滅劑部分是從諸如4-N-(芐基-3-硼酸)-’-N’-(芐基-4-乙烯基)-二鹵代聯(lián)吡啶(m-SBBV)之類的烯鍵式不飽和聯(lián)吡啶鎓鹽衍生而來(lái)，基質(zhì)由HEMA和PEGDMA制得。為了優(yōu)化發(fā)射強(qiáng)度，要對(duì)染料濃度進(jìn)行選擇。調(diào)節(jié)淬滅劑對(duì)染料的比例，以實(shí)現(xiàn)足以產(chǎn)生理想的可測(cè)信號(hào)的淬滅。
可以選擇的是，單一水凝膠是通過(guò)縮聚反應(yīng)制得。例如，讓醋酸芘三磺酰氯與過(guò)量的PEG二胺反應(yīng)，獲得溶解在未反應(yīng)的二胺中的三-(氨基PEG)加合物。讓過(guò)量氯代trimesoyl和酸中和劑的溶液與4-N-(芐基-3-硼酸)-4’-N’-(2羥乙基)-二鹵代聯(lián)吡啶反應(yīng)，獲得帶有?；裙倌軋F(tuán)的聯(lián)吡啶鎓酯。例如通過(guò)澆鑄一種混合物的薄膜，然后將它浸到另一種混合物中，從而讓這兩種反應(yīng)混合物彼此接觸，進(jìn)行反應(yīng)生成水凝膠。
在該方法的條件下能與硼酸反應(yīng)生成硼酸酯的聚合物并不用作基質(zhì)聚合物。這樣的聚合物帶有1，2-或者1，3-二羥基取代基，其包括但不限于纖維素聚合物、多糖、聚乙烯醇和它們的共聚物等。
對(duì)于制造本發(fā)明的傳感器來(lái)說(shuō)，在一個(gè)組分中結(jié)合染料、在另一組分中結(jié)合淬滅劑的多組分水凝膠是優(yōu)選的。另外，任選的是以分子方式印刷這些系統(tǒng)，以增強(qiáng)組分之間的相互作用，并提供對(duì)葡萄糖超越其它多羥基分析物的選擇性。優(yōu)選地，多組分系統(tǒng)是互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)(IPN)或者半-互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)(半-IPN)。
IPN聚合物一般是通過(guò)連續(xù)聚合來(lái)制備。首先，形成含淬滅劑的網(wǎng)絡(luò)。然后用含染料單體的混合物將網(wǎng)絡(luò)溶脹，進(jìn)行第二次聚合，由此獲得IPN水凝膠。
半-IPN水凝膠是通過(guò)將含染料部分的可溶聚合物溶解到含淬滅劑單體的混合物中，然后聚合得到的?？梢赃x擇的是，將可溶淬滅劑聚合物溶解在含染料單體的單體混合物中，然后讓混合物聚合。在任何一種情況下，可溶組分的分子量必需足夠高(約等于或大于10000)，這樣它才不會(huì)從網(wǎng)絡(luò)中擴(kuò)散出去，即它物理地結(jié)合在或陷在基質(zhì)中。
在圖4A中，有一組聚合物鏈41、42、43和44含淬滅劑，例如淬滅劑Q2。第二組聚合物鏈45、46和47含染料，例如染料D2，它們可同時(shí)或先后形成。將聚合物的交聯(lián)點(diǎn)指定為48和49。在圖4B中，有一組聚合物鏈51、52、53和54含淬滅劑，例如淬滅劑Q2。染料D1是第二聚合物56上的側(cè)基。將交聯(lián)點(diǎn)指定為57。
分子印刷任選的是，可通過(guò)分子方式印刷本發(fā)明的聚合物。在一個(gè)實(shí)施方案中，由感壓淬滅劑陽(yáng)離子和感壓染料陰離子制備出有機(jī)鹽。然后在離子對(duì)至少部分保持關(guān)聯(lián)的條件下讓有機(jī)鹽共聚，生成單一水凝膠基質(zhì)?？梢赃x擇的是，讓淬滅劑單體聚合，生成第一聚合物，然后讓該聚合物與相反的陰離子染料進(jìn)行離子交換，得到高分子電解質(zhì)。然后讓后者與適宜的單體共聚，形成通過(guò)離子鍵與淬滅劑聚合物聯(lián)合的互穿染料聚合物。其結(jié)合既可以是IPN聚合物，也可以是半-IPN聚合物。在另一實(shí)施方案中，以分子方式印刷本發(fā)明的聚合物，它通過(guò)首先形成葡萄糖與可聚合的硼酸聯(lián)吡啶鎓的雙硼酸酯，增強(qiáng)了相對(duì)果糖之類的其它多羥基混合物對(duì)葡萄糖的選擇性。然后讓該酯共聚，水解，獲得印刷了葡萄糖的聚合物。然后讓該聚合物與染料聚合物一起形成IPN。
在一個(gè)方面中，在含水有機(jī)溶劑中讓m-SBBV和葡萄糖以約2∶1的摩爾比混合，有機(jī)溶劑例如水/二氧六環(huán)。通過(guò)在真空條件下蒸掉溶劑回收產(chǎn)物雙硼酸酯。然后讓產(chǎn)物與HEMA和PEGDMA共聚，得到符合實(shí)施例14中描述的前體的第一水凝膠。然后通過(guò)稀鹽酸的調(diào)節(jié)，從水凝膠中濾除葡萄糖。在用去離子水調(diào)節(jié)后，讓水凝膠與實(shí)施例28的染料單體反應(yīng)，生成陰離子染料與陽(yáng)離子淬滅劑聚合物之間的絡(luò)合物。然后用另一些HEMA和PEGDMA進(jìn)行第二階段聚合，生成分子形式印刷的IPN水凝膠。
通過(guò)相同或不同的聚合模式制備出多-組分水凝膠中的各個(gè)組分。例如，在IPN聚合物中，通過(guò)自由基聚合形成第一網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)縮聚形成第二網(wǎng)絡(luò)。同樣，在半-IPN聚合物中，通過(guò)縮聚聚合制出可溶組分，通過(guò)自由基聚合形成網(wǎng)絡(luò)。例如，通過(guò)讓4，4’-聯(lián)吡啶與3，5-二-溴甲基苯基硼酸縮聚成諸如聚4，4’-N，N’-雙(1，3-亞二甲苯基-5-硼酸)二鹵代聯(lián)吡啶的淬滅聚合物。淬滅劑聚合物可溶解到含上述8-醋酸基芘-1，3，6-N，N’，N”-三-(甲基丙烯酰胺基丙基磺酰胺)的反應(yīng)混合物中，然后讓溶液聚合，得到半-IPN水凝膠。
將此處所述各組分結(jié)合起來(lái)，提供了用于測(cè)量生理液體中的多羥基取代的有機(jī)分子的裝置。
在具體實(shí)施方案中，通過(guò)讓醋酸基芘三磺酰氯與氨乙酸PEG單甲基醚縮合生成8-羥基芘-1，3，6-N，N’，N”-三-(甲氧基聚乙氧基乙基(n～125)磺酰胺)，以此制得高分子量的水溶性染料。將PEG染料聚合物溶解到包括HEMA、PEGDMA、4-N-(芐基-3-硼酸)-4’-N’-(芐基-4-乙烯基)-二鹵代聯(lián)吡啶(m-SBBV)、含水乙醇和自由基引發(fā)劑的混合物中，讓它們聚合獲得半-IPN水凝膠。在用稀堿水解并用去離子水浸提后，將水凝膠添附到分叉的光纖光導(dǎo)管中，這樣水凝膠就暴露給體液，并與之均衡。讓光導(dǎo)管連同適宜的過(guò)濾器一起與蘭光發(fā)光二極管(LED)光源、硅光電檢測(cè)器以及電子控制器、相關(guān)的測(cè)量?jī)x器相連。將傳感器置于插入人體理想位置的導(dǎo)液管頂端。傳感器受到約為475nm的光激發(fā)，約在520nm處監(jiān)測(cè)熒光強(qiáng)度。由發(fā)光強(qiáng)度測(cè)得體液中的葡萄糖水平。
單組分聯(lián)吡啶鎓鹽傳感器在本發(fā)明的另一實(shí)施方案中，本發(fā)明是與熒光團(tuán)以共價(jià)鍵結(jié)合的硼酸取代的聯(lián)吡啶鎓鹽。作為分散性化合物的單組分聯(lián)吡啶鎓鹽傳感器的例子如例39所示。優(yōu)選地，該加合物是可聚合的化合物，或者是聚合物中的一個(gè)單元。一種這樣的加合物可通過(guò)以下步驟制得首先利用4，4’-聯(lián)吡啶，通過(guò)讓芐基-3-硼酸基團(tuán)與一個(gè)氮結(jié)合，讓氨乙酸基團(tuán)與另一個(gè)氮結(jié)合，由該聯(lián)吡啶形成不對(duì)稱的聯(lián)吡啶鎓鹽，從而制得該加合物。然后首先讓聯(lián)吡啶鎓鹽與8-醋酸基芘-1，3，6-三磺酰氯以1∶1的摩爾比縮合，接著與過(guò)量的PEG二胺反應(yīng)，得到預(yù)聚物混合物。在兩個(gè)步驟中都要引入酸中和劑，以便清除副產(chǎn)物酸。通過(guò)讓預(yù)聚物混合物與聚異氰酸酯反應(yīng)，獲得水凝膠。用堿對(duì)該產(chǎn)物進(jìn)行處理，以清除保護(hù)基。在進(jìn)一步使用之前，用去離子水對(duì)水凝膠進(jìn)行徹底提取，從而從中濾除不完全反應(yīng)產(chǎn)物和未反應(yīng)的起始材料。在將該產(chǎn)物用作此處所述的檢測(cè)成分時(shí)，它就能對(duì)葡萄糖作出響應(yīng)。
可以選擇的是，所述加合物是烯鍵式不飽和單體，例如，二甲基二-溴甲基苯硼酸酯與過(guò)量的4，4-聯(lián)吡啶反應(yīng)，生成半聯(lián)吡啶鎓鹽加合物。在去除多余的聯(lián)吡啶后，讓加合物進(jìn)一步與過(guò)量的鹽酸溴乙胺反應(yīng)生成二聯(lián)吡啶鎓鹽加合物。在存在酸中和劑的條件下通過(guò)讓該加合物與8-醋酸基芘三磺酰氯以1∶1的摩爾比反應(yīng)，從而與嘧胺染料結(jié)合，接著與過(guò)量的氨丙基甲基丙烯酰胺反應(yīng)。最后，讓所有殘余的氨基與甲基丙烯酰(methacrylol)氯反應(yīng)。經(jīng)純化后，讓染料/聯(lián)吡啶鎓鹽單體與HEMA和PEGDMA共聚，得到水凝膠。
該組聯(lián)吡啶鎓鹽的優(yōu)點(diǎn)在于，可通過(guò)共價(jià)鍵將染料和淬滅劑保持在緊密接觸的位置，這提高了靈敏度。缺點(diǎn)在于，制備這樣的加合物是令人生畏的合成挑戰(zhàn)，并且很難改變成分。該產(chǎn)物的表征和純化同樣困難。因此，染料和淬滅劑是獨(dú)立實(shí)體的實(shí)施方案是優(yōu)選的。
成批分析葡萄糖的光學(xué)方法在傳統(tǒng)的發(fā)光光譜儀中進(jìn)行測(cè)量。制備含本發(fā)明的染料和淬滅劑的溶液，將pH緩沖至7.4，然后將它們裝到比色杯中。讓樣品受到波長(zhǎng)適合所用染料和的光的激發(fā)，測(cè)量熒光強(qiáng)度。將固定量的含未知葡萄糖的溶液加到該溶液中，重復(fù)測(cè)量。參照通過(guò)單獨(dú)測(cè)量一系列標(biāo)準(zhǔn)葡萄糖溶液、并繪制出強(qiáng)度隨濃度函數(shù)變化的曲線而確定的校正曲線，利用強(qiáng)度變化計(jì)算葡萄糖濃度。在該方法中，檢測(cè)成分需要僅在檢測(cè)時(shí)是穩(wěn)定的，它與葡萄糖的反應(yīng)不需要可逆。
工藝流體分析的光學(xué)方法制造一種用于發(fā)光光譜儀的流通池。將傳感聚合物置于流通池內(nèi)，這樣它在一個(gè)表面上暴露給激發(fā)光，在另一表面暴露給工藝流體。通過(guò)讓無(wú)葡萄糖的工藝流體通過(guò)流通池并測(cè)量穩(wěn)態(tài)熒光，由此形成基線。然后讓工藝流體通過(guò)流通池，監(jiān)測(cè)熒光強(qiáng)度，將其作為時(shí)間的函數(shù)。通過(guò)參照上述校正曲線確定葡萄糖濃度。在該方法中，傳感器必需在操作時(shí)間內(nèi)保持穩(wěn)定，它與葡萄糖的反應(yīng)必需是可逆的。另外，傳感部分必需被固定，它不能浸析到工藝流體中。
裝置結(jié)構(gòu)圖8是某時(shí)或連續(xù)監(jiān)測(cè)糖、即葡萄糖的裝置的示意性表示圖。含染料和淬滅劑的傳感聚合物81與任選的支持件82結(jié)合。對(duì)于某些實(shí)施方案，存在著任選的可半透的聚合物薄膜83A。對(duì)于其它應(yīng)用，讓可生物相容的最佳涂層83B覆蓋組件是有用的。光源84與濾光器85相連，然后與光纖86、傳感聚合物81相連。檢測(cè)器87與光纖88、光纖89相連，光纖89與傳感聚合物81相連。光源84和檢測(cè)器87都與電子控制器90相連。于是該系統(tǒng)能基于生理液體中的葡萄糖含量檢測(cè)傳感聚合物的變化。在圖9和10中示出了用于工藝流體和體內(nèi)植入的裝置。圖9示出了光學(xué)裝置。圖10是該探針的橫截面表示圖。對(duì)于圖9，光源11(可見(jiàn))通過(guò)光纖12與活性池13相連。半透膜14能讓分析物從活性池13中自由進(jìn)出。光纖15將變化的光傳送給濾光器16和任選的光電倍增器17，產(chǎn)生分析用的分析物光譜。
正如圖9和10所示，池13包括選擇性滲透膜，這樣分析條件下聚合物21、染料22和淬滅劑23的混合物被保留在池13內(nèi)。光通過(guò)光纖12進(jìn)入池14。在池14的活性部分14A中，聚合物21、染料22和淬滅劑33與經(jīng)選擇進(jìn)入該池的分析物24接觸，引起光譜定量和可重復(fù)地變化。該改變了的光信號(hào)穿過(guò)光纖15到達(dá)光電倍增器17進(jìn)行分析。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明的服務(wù)部分可用于本領(lǐng)域已知的其它可植入熒光傳感器中。
實(shí)驗(yàn)除非另有指明，使用能從商業(yè)供應(yīng)者處獲得的試劑和溶劑。(見(jiàn)每年出版的Chem SourceUSA)。
提供以下僅作為說(shuō)明性和示范性的實(shí)施例。不能以任何方式或形式將它們解釋為一種限制。
步驟A利用熒光染料對(duì)甲基聯(lián)吡啶鎓鹽的表觀Stern-Volmer淬滅常數(shù)進(jìn)行熒光光譜分析由相對(duì)熒光強(qiáng)度(F0/F)對(duì)淬滅劑濃度(M)的Stern-Volmer曲線的斜率導(dǎo)出表觀Stern-Volmer淬滅常數(shù)。參見(jiàn)J.R.Lakowicz(1999)的Principles of Fluorescence Spctroscopy Second Edition，KluwerAcademic/Plenum Publishers，New York，第237-289頁(yè)。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員一般能對(duì)具體感興趣溶液中的任何熒光染料/淬滅劑對(duì)進(jìn)行這種分析。這一普通的Stern-Volmer分析可用于確定離子強(qiáng)度為0.1、pH為7.4的磷酸鹽緩沖液中的Stern-Volmer淬滅常數(shù)。
為了避免濃度淬滅效應(yīng)，一般要對(duì)染料濃度進(jìn)行調(diào)節(jié)，以便讓染料的光密度為激發(fā)λ最大＜＝0.5個(gè)吸收單位。一旦確定了理想的染料濃度，就要制備儲(chǔ)備染料溶液，其中它的濃度要5倍于最終測(cè)量時(shí)的理想濃度。例如，如果能讓激發(fā)λ最大＜＝0.5個(gè)吸收單位的光密度的染料的理想最終濃度是1×10-5M，就需要讓儲(chǔ)備染料的濃度是5×10-5M。
正如上面所描述的，一旦確定了儲(chǔ)備染料濃度，就稱出適宜質(zhì)量的染料，將它們置于容量為10mL的燒瓶中，制備出10mL濃度適當(dāng)?shù)娜玖蟽?chǔ)備溶液。然后用離子強(qiáng)度為0.1、pH為7.4的磷酸鹽緩沖液將燒瓶充至10mL標(biāo)志線。
在容積為10mL的燒瓶中用pH為7.4的磷酸鹽緩沖液(離子強(qiáng)度為0.1)制備甲基聯(lián)吡啶鎓鹽的儲(chǔ)備溶液(25ml，0.0025M)。按照下面表1中所述，在pH為7.4的磷酸鹽緩沖液中制備7份含甲基聯(lián)吡啶鎓鹽的不同溶液。
表1
然后在已設(shè)定了適宜的激發(fā)波長(zhǎng)和適合對(duì)應(yīng)染料的發(fā)射波長(zhǎng)范圍的發(fā)光光譜儀中依次分析每個(gè)樣品。在分析這一系列樣品的過(guò)程中，儀器的設(shè)置(狹縫寬度，掃描速度，光纖，激發(fā)波長(zhǎng)，發(fā)射波長(zhǎng)范圍)要保持恒定。然后通過(guò)梯形法則逼近法將發(fā)射熒光強(qiáng)度定義為熒光強(qiáng)度在發(fā)射波長(zhǎng)范圍上的積分。將積分值繪制到y(tǒng)軸上，淬滅劑濃度繪制在x軸上，通過(guò)線性回歸計(jì)算所得曲線的斜率，將其作為Stern-Volmer常數(shù)。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以認(rèn)識(shí)到，基于淬滅機(jī)理，Stern-Volmer曲線不會(huì)產(chǎn)生線性關(guān)系。但是通過(guò)利用本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所公知和理解的適當(dāng)數(shù)學(xué)關(guān)系式，可以計(jì)算出表觀Stern-Volmer淬滅常數(shù)，將其用作對(duì)比。
制備A二甲基-(4-溴甲基)-苯硼酸的合成在氬氣條件下讓安裝了磁力攪拌棒的電爐烘干的100ml圓底燒瓶冷卻，裝入(4-溴甲基)-苯硼酸(12.49mmol，2.684g)。用隔膜板密封燒瓶，裝入戊烷(55ml)。在室溫下攪拌懸浮液，一加入新蒸餾的CH3OH(3.16g，4ml，97mmol)，溶液立即澄清。攪拌20分鐘后，用MgSO4干燥溶液，然后用CaCl2干燥(以去除過(guò)量的CH3OH)。在氬氣條件下用插管將上清液引過(guò)玻璃燒結(jié)漏斗(介質(zhì))，然后在真空條件下除掉戊烷。在減壓條件下讓剩下的黃色油狀物進(jìn)一步干燥(0.1托，1小時(shí))。產(chǎn)生1.6g，6.59mmol(56％)。1H-NMR(CD3OD，ppm)4.5(s，2H)，7.4(d，2H)，7.55(d，2H)。11B-NMR(CH3OH，ppm)29(s)?？衫妙愃七^(guò)程制備對(duì)應(yīng)的2-和3-異構(gòu)體。利用這些產(chǎn)物制備實(shí)施例1-3、5和6的硼酸-聯(lián)吡啶鎓化合物。
制備B8-醋酸基-芘-1，3，6-三磺酰氯的合成將8-醋酸基-芘-1，3，6-三磺酸三鈉(醋酸基HPTS，11.33g，20mmol)懸浮于30ml已加了5滴二甲基甲酰胺的亞硫酰氯中。讓?xiě)腋∫夯亓?小時(shí)，在此期間它變成棕色溶液。然后在氬氣氣氛中讓溶液冷卻到25℃。然后在真空條件下(2托)蒸掉亞硫酰氯，剩下黃色殘余物。然后將該黃色殘余連同60ml二氯甲烷轉(zhuǎn)移到三個(gè)獨(dú)立的離心管中。然后對(duì)懸浮物進(jìn)行離心，將上清夜轉(zhuǎn)移到干燥的園底燒瓶中。每次用10mL二氯甲烷清洗離心管內(nèi)剩下的殘余4次。合并上清夜，在氬氣氣氛下過(guò)夜，觀察到一些沉淀。將二氯甲烷溶液加到250mL的戊烷中，產(chǎn)生大量黃色固態(tài)沉淀。利用雙端針(double ended needle)去掉上清液，然后讓黃色固體在高真空條件下(0.2托)干燥。產(chǎn)率8.62g，15.5mmol(78％)，1H-NMR(500MHZ，CDCl3，ppm)2.682(s，3H)，8.833，(d，J＝10Hz，1H)，8.915(s，1H)，9.458(d，J＝10Hz，1H)，9.509(d，J＝10Hz，1H)，9.630(s，1H)，9.685(d，J＝10Hz，1H)。該產(chǎn)物用于實(shí)施例7、9、13、14和15中。
制備C4-(4-吡啶)-N-(芐基-4-乙烯基)-氯代吡啶的合成在氬氣條件下讓安裝了磁力攪拌棒的電爐烘干的100ml園底燒瓶冷卻，裝入4，4’-聯(lián)吡啶(12.50g，80mmol)。用隔膜板密封燒瓶，裝入CH3OH(20ml)。在室溫下攪拌均質(zhì)液，同時(shí)借助注射器逐滴加入4-(氯甲基)苯乙烯(2.82，20mmol)。在室溫?cái)嚢柙撊芤?8小時(shí)后，通過(guò)真空除去溶劑。借助插管將干燥的四氫呋喃(50ml)加到反應(yīng)燒瓶中，然后讓混合物靜置3天，此時(shí)要停止攪拌，讓固體沉淀，然后通過(guò)插管盡可能地除去溶劑。該過(guò)程要重復(fù)兩次以上，每種情況下混合時(shí)間都要減為24小時(shí)。經(jīng)過(guò)第三次搗碎后，在氮?dú)鈼l件下過(guò)濾混合物，然后通過(guò)插管用干燥的二乙酯(200ml)清洗。在壓力下，讓干燥的氮?dú)馔ㄟ^(guò)濾餅1小時(shí)，最后施加真空(0.1托，1小時(shí))，由此讓濾餅干燥。產(chǎn)率5.56g，18mmol(90％)。1H-NMR(D2O，ppm)；9.12(d，2H)，8.86(d，2H)，8.48(d，2H)，7.98(d，2H)，7.67(d，2H)，7.57(d，2H)，6.87(dd，1H)，5.92(s，2H)，5.45(d，1H)。將該化合物用于實(shí)施例5和6。
制備DN-芐基-4-乙烯基-4，7-氯代菲羅林(4，7-苯SV)的合成在氬氣條件下，讓裝備了磁力攪拌棒的火焰干燥的100ml側(cè)臂圓底燒瓶冷卻，然后裝入4，7-菲羅林(2.14g，11.86mmol)。為燒瓶裝上與氬氣管線相連的回流冷凝器，通過(guò)側(cè)臂裝入4-(氯甲基)苯乙烯(0.905g，0.836ml，5.93mmol)和無(wú)水CH3CN(20ml)。加熱溶液，讓它在氬氣條件下回流17小時(shí)，然后冷卻到室溫，用二乙醚(30ml)沉淀。讓?xiě)腋∫撼恋恚ㄟ^(guò)插管除去上清夜。通過(guò)插管將剩下的殘余物連同15ml溶劑一起轉(zhuǎn)移到離心管內(nèi)，用丙酮(20ml)搗碎，然后離心(該過(guò)程重復(fù)4次)。用二乙醚(3×20ml)將粉/褐色固體弄碎，然后在減壓條件下干燥。產(chǎn)率0.367g，1.13mmol(19％)。1H NMR(250MHZ，CD3OD，ppm)5.266(d，1H，11Hz)，5.80(d，1H，J＝17.75Hz)，6.482(s，2H)，6.708(dd，1H，J1＝11Hz，J2＝17.75Hz)，7.374(d，1H，J＝8Hz)，7.496(d，1H，J＝8Hz)，8.00(dd，1H，J1＝4Hz，J2＝8.5Hz)，8.453(dd，1H，J1＝6Hz，J2＝8.5Hz)，8.60(d，1H，J＝10Hz)，8.697(d，1H，J＝10Hz)，9.20(d，1H，J＝4Hz)，9.50(d，1H，J＝8.25Hz)，9.65(d，1H，J＝5.75Hz)，10.188(d，1H，J＝8.5Hz)。13CNMR(62.5MHz，CD3OD)；62.40，121.344，124.899，126.023，128.454，129.031，130.778，132.161，133.893，134.242，137.205，139.848，140.410，140.699，144.041，147.976，149.541，154.661。
該化合物用于實(shí)施例25。
實(shí)施例14，4’-N，N’-雙-(芐基-3-硼酸)二溴代聯(lián)吡啶的合成在氬氣條件下，讓安裝了磁力攪拌棒的電爐干燥的50ml離心管冷卻，然后裝入4，4’-聯(lián)吡啶(0.469g，3mmol)。用隔膜板密封燒瓶，裝入CH3OH(7ml)。在室溫下攪拌均質(zhì)液，同時(shí)借助注射器加入新制備的二甲基-(3-溴甲基)-苯硼酸酯(1.82g，7.5mmol)。攪拌該溶液15小時(shí)后，對(duì)反應(yīng)容器進(jìn)行離心(3200RPM下4分鐘)，借助插管將CH3OH轉(zhuǎn)移到另一燒瓶中。用丙酮∶水(24∶1，V/V，25ml)搗碎剩下的黃色固體，然后在渦流混合器上用力攪拌并離心。通過(guò)插管去除丙酮溶液，搗碎過(guò)程要重復(fù)兩次以上。然后用二乙醚經(jīng)相同過(guò)程搗碎固體。然后在高真空度(0.6托，2小時(shí))下干燥離心管中的淺黃固體。產(chǎn)率0.956g，1.63mmol(54％)。MP分解＞230℃。1H-NMR(D2O，ppm)6.093(s，4H)，7.715(dd，2H，J1＝7.5Hz，J2＝7.5Hz)，7.788(d，1H，J＝7.5Hz)，7.984(s，1H)，8.002(d，1H，J＝7.5Hz)，8.662(d，4H，J＝7Hz)，9.293(d，4H，J＝7Hz)，11B-NMR(CH3OH，ppm)29(s)。
將該化合物用于下面的實(shí)施例16-18和圖6。
實(shí)施例24，4’-N，N’-雙-(芐基-4-硼酸)二溴代聯(lián)吡啶的合成在氬氣條件下，讓安裝了磁力攪拌棒的電爐干燥的50ml離心管冷卻，然后裝入4，4’-聯(lián)吡啶(0.234g，1.5mmol)。用隔膜板密封燒瓶，裝入無(wú)水CH3OH(7ml)。在室溫下攪拌均質(zhì)液，同時(shí)借助注射器加入新制備的二甲基-(4-溴甲基)-苯硼酸酯(1.09g，4.5mmol)。攪拌該溶液15小時(shí)后，對(duì)反應(yīng)容器進(jìn)行離心(3200RPM下4分鐘)，借助插管將CH3OH轉(zhuǎn)移到另一燒瓶中。用丙酮∶水(24∶1，V/V，25ml)搗碎剩下的黃色固體，然后在渦流混合器上用力攪拌并離心。通過(guò)插管去除丙酮溶液，搗碎過(guò)程要重復(fù)兩次以上。然后用二乙醚經(jīng)相同過(guò)程搗碎固體。然后在減壓條件(0.6托，2小時(shí))下干燥離心管中的淺黃固體。產(chǎn)率0.723g，1.63mmol(82％)。MP高于230℃分解。1H-NMR(D2O，ppm)6.116(s，4H)，7.670(d，4H，J＝8.25Hz)，8.017(d，4H，J＝8.25Hz)，8.698(d，4H，J＝6.5Hz)，9.325(d，4H，J＝6.5Hz)，11B-NMR(CH3OH，ppm)29(s)。參見(jiàn)實(shí)施例17和18以及圖6。
實(shí)施例34，4’-N，N’-雙-(芐基-2-硼酸)二溴代聯(lián)吡啶的合成(a)在氬氣條件下，讓電爐干燥的50ml離心管冷卻，安裝磁力攪拌棒。然后稱出4，4’-聯(lián)吡啶(0.234g，1.5mmol)，將它們裝到離心管中，然后用隔膜板密封離心管，加入CH3OH(7ml)。在室溫下攪拌均質(zhì)液，同時(shí)進(jìn)行混合。借助注射器加入新制備的二甲基-(2-溴甲基)-苯硼酸酯(1.09g，4.5mmol，1.2ml)，然后在室溫(環(huán)境溫度)下攪拌所得的褐/橙色溶液15小時(shí)。對(duì)反應(yīng)容器進(jìn)行離心(3200RPM下4分鐘)，借助插管將CH3OH轉(zhuǎn)移到另一燒瓶中。用二乙醚(25ml)搗碎剩下的黃色固體，然后在渦流混合器上用力攪拌并離心。通過(guò)插管去除二乙醚溶液，搗碎過(guò)程重復(fù)三次以上。然后在減壓條件下干燥離心管中的淺黃固體(0.6托，2小時(shí))。產(chǎn)率為70％。1HNMR(D2O，ppm)6.21(s，2H)，7.72(m，3H)，7.91(d，1H)，8.60(d，2H)，9.18(d，2H)。11BNMR(CH3OH，ppm)30.2(寬s)。
已發(fā)現(xiàn)，該化合物能淬滅實(shí)施例8的染料的熒光，并對(duì)葡萄糖產(chǎn)生響應(yīng)。參見(jiàn)實(shí)施例17。
實(shí)施例41，7’-N，N’-雙-(芐基-3-硼酸)二溴代菲羅林的合成在氬氣條件下，讓安裝了磁力攪拌棒的電爐干燥的50ml離心管冷卻，裝入1，7-菲羅林(0.288g，1.6mmol)。用隔膜板密封離心管，裝入CH3OH(4ml)，然后借助注射器加入新制備的二甲基-(3-溴甲基)-苯硼酸酯(0.972g，4mmol)。在室溫下攪拌均質(zhì)液15小時(shí)，然后回流2小時(shí)。在氬氣條件下讓反應(yīng)混合物冷卻到室溫，通過(guò)真空除掉CH3OH。用丙酮∶水(40ml，24∶1，V/V)搗碎剩下的黃/橙色固體一整夜，然后用二乙醚(2×40ml)搗碎。通過(guò)玻璃燒結(jié)的漏斗(介質(zhì))過(guò)濾懸浮液，在氬氣氣氛中離析固體。產(chǎn)率0.495g，0.812mmol(51％)。MP＞230℃。1H-NMR(D2O，ppm)6.504(1H)，7.638(1H)，8.025(m，2H)，8.2505(d，1H，8.5Hz)，8.483(in，6H)，8.738(d，1H，J＝8.5Hz)，9.315(d，1H，J＝5.75Hz)，9.605(d，1H，J＝5.75Hz)，10.098(d，1H，J＝8.5Hz)，10.269(d，1H，J＝8.5Hz)11B-NMR(CH3OH，ppm)28(s)。
已發(fā)現(xiàn)該化合物能夠淬滅實(shí)施例8的染料的熒光，并對(duì)葡萄糖作出響應(yīng)。
實(shí)施例54-N-(芐基-4-硼酸-4’-N’-(芐基-4-乙烯基)溴氯代聯(lián)吡啶(p-SBBV)的合成在氬氣條件下，讓安裝了磁力攪拌棒的電爐干燥的50ml離心管冷卻，裝入4-(4-吡啶)N-(芐基-4-乙烯基)-氯代吡啶(0.463g，1.5mmol)。用隔膜板密封離心管，裝入乙腈(6ml)。在室溫下攪拌所得粉/橙色懸浮液，同時(shí)借助注射器加入新制備的二甲基-(4-溴甲基)-苯硼酸酯(0.486g，2mmol)。將懸浮液攪拌23小時(shí)之后，對(duì)反應(yīng)容器進(jìn)行離心(3200RPM下4分鐘)，借助插管將乙腈轉(zhuǎn)移到另一燒瓶中。用丙酮∶水(25ml，24∶1，V/V)搗碎剩下的黃色固體，然后在渦流混合器上用力攪拌并離心。通過(guò)插管去除丙酮溶液，搗碎過(guò)程重復(fù)兩次以上。然后用二乙醚以相同過(guò)程搗碎該固體。接著在減壓條件下(0.5托，1小時(shí))下干燥離心管中的淺黃色固體。產(chǎn)率0.431g，0.824mmol(55％)。MP＞200℃。1H-NMR(D2O，ppm)5.405(d，1H，J＝11.5Hz)，5.929(d，2H，J＝17.5Hz)，5.934(s，2H)，5.981(s，2H)，6.832(dd，2H，J1＝17.5Hz，J2＝11Hz)，7.523(d，2H，J＝9Hz)，7.562(d，2H，J＝8Hz)，7.626(d，2H，J＝8Hz)，7.8815(d，2H，J＝8.5Hz)，8.566(dd，4H，J1＝3.6Hz，J2＝1.5Hz)，9.1855(dd，4H，J1＝6.5Hz，J2＝6Hz)。11B-NMR(CH3OH，ppm)28(s)。
該化合物能淬滅實(shí)施例8的染料的熒光，并對(duì)葡萄糖作出響應(yīng)。
實(shí)施例64-N-(芐基-3-硼酸)-4’-N’-(芐基-4-乙烯基)溴氯代聯(lián)吡啶(m-SBBV)的合成在氬氣條件下，讓安裝了磁力攪拌棒的電爐干燥的50ml離心管冷卻，然后裝入4-(4-吡啶)-N-(芐基-4-乙烯基)-氯代吡啶(0.463g，1.5mmol)。用隔膜板密封離心管，裝入乙腈(6ml)。在室溫下攪拌所得粉/橙色懸浮液，同時(shí)借助注射器加入新制備的二甲基-(3-溴甲基)-苯硼酸酯(0.486g，2mmol)。將懸浮液攪拌23小時(shí)之后，對(duì)反應(yīng)容器進(jìn)行離心(3200RPM下4分鐘)，借助插管將乙腈轉(zhuǎn)移到另一燒瓶中。用丙酮∶水(25ml，24∶1，V/V)搗碎剩下的黃色固體，然后在渦流混合器上用力攪拌，讓它們靜置過(guò)夜。通過(guò)插管去除丙酮溶液，然后用二乙醚(3×25ml)搗碎該固體。每次搗碎都要借助插管除去搗碎劑。接著在減壓條件下讓淺黃色固體在離心管中干燥(0.015托，3小時(shí))。產(chǎn)率0.584g，1.12mmol(74％)。MP高于150℃分解。1H-NMR(D2O，ppm)5.5165(d，1H，J＝10.75Hz)，6.0435(d，1H，J＝17.8Hz)，6.095(s，2H)，6.049(s，2H)，6.9433(dd，1H，J1＝11.5Hz，J2＝17.9Hz)，7.626(m，4H)，7.724(m，2H)，7.979(s，1H)，7.994(d，1H，J＝7.5Hz)，8.648(d，4H)，9.280(d，4H)。11B-NMR(CH3OH，ppm)28(s)。
該化合物能用于制備實(shí)施例10、11、12和14的聚合物。
實(shí)施例7
8-醋酸基芘-1，3，6-N，N’，N”-三-(甲氧基聚乙氧基乙基(n～125)磺酰胺)的合成為250ml的園底燒瓶裝上磁力攪拌棒，然后裝入170ml的干四氫呋喃(THF)。將甲氧基-聚乙二醇(PEG)-胺(5.65g，5630g/mol，1mmol)連同0.5克粒狀CaH2一起加到該燒瓶中。在攪拌的同時(shí)將混合物加溫到30℃達(dá)24小時(shí)。往燒瓶中加入二異丙基乙胺(0.6ml，129.24MW，0.742g/ml，3.4mmol)，讓混合物再次靜置1小時(shí)。使燒瓶冷卻至室溫，通過(guò)氣敏玻璃燒結(jié)過(guò)濾裝置進(jìn)行過(guò)濾，除掉剩余的CaH2和Ca(OH)2。將THF溶液放回250ml的帶有磁力攪拌棒的圓底燒瓶中，在攪拌的同時(shí)加熱到30℃。往溫?zé)岬腡HF溶液中加入8-醋酸基-芘-1，3，6-三磺酰氯(0.185g，624.8g/mol，0.3mmol)。該溶液立即變成深藍(lán)色，15分鐘后褪為酒紅色。在30℃攪拌該反應(yīng)24小時(shí)。通過(guò)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除掉溶劑，將殘?jiān)芙庥?00ml的1M HCl中。用二氯甲烷(3×100ml)萃取該水溶液。合并二氯甲烷組分，通過(guò)減壓蒸發(fā)去除溶解，產(chǎn)生紅色固體化合物。產(chǎn)率約5.5g(～97％)。FTIR(KBr小球，cm-1)842，963，1060，1114，1150，1242，1280，1343，1360，1468，1732，2525，2665，2891.1。該產(chǎn)物用于實(shí)施例8、11、16和17中。
實(shí)施例88-醋酸基芘-1，3，6-N，N’，N”-三-(甲氧基聚乙氧基乙基(n～125)磺酰胺)將8-醋酸基芘-1，3，6-N，N’，N”-三-(甲氧基聚乙氧基乙基(n～125)磺酰胺)溶解在100ml的1M NaOH中，攪拌2小時(shí)。將水溶液中和到pH7，然后用二氯甲烷(3×100ml)萃取。合并二氯甲烷組分，通過(guò)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)減至大約10ml。然后將濃縮后的二氯甲烷溶液逐滴地加到三角燒瓶?jī)?nèi)正用力攪拌著的400ml二乙醚中。利用Buchner漏斗過(guò)濾二乙醚。析出橙色粉末狀產(chǎn)物。產(chǎn)率5.425g，0.31mmol(94％)。FTIR(KBr小球，cm-1)842，963，1060，1110，1150，1242，1281，1343，1360，1468，2888。通過(guò)傅立葉變換紅外光譜(FTIR)鑒定，該化合物是三元取代的磺酰胺衍生物。磺酸的IR伸展發(fā)生于1195.7cm-1處。在該化合物的FTIR中卻沒(méi)有1195.7cm-1處的伸展。相反，觀察到指定給磺酰胺的1110cm-1伸展。在將該化合物溶解在pH為7.4的緩沖液中時(shí)，它的熒光可被甲基聯(lián)吡啶鎓鹽淬滅，其表觀Stern-Volmer淬滅常數(shù)為319M-1。
它的熒光能被實(shí)施例1、2和3的產(chǎn)物淬滅，它用于實(shí)施例11、16、17、18和19中。
實(shí)施例98-醋酸基芘-1，3，6-N，N’，N”-三-(甲基丙烯酰胺基丙基磺酰胺)(醋酸基-HPTS-MA)為100ml的圓底燒瓶裝入氨丙基-3-甲基丙烯酰胺-HCl鹽(2.68g，15mmol)、50ml乙腈，得白色懸浮液。在攪拌的同時(shí)逐滴加水，直至所有白色懸浮液消失，產(chǎn)生兩層。加入碳酸鉀，將懸浮液攪拌15分鐘。將上清液轉(zhuǎn)移到500ml的圓底燒瓶中，用50ml的乙腈沖洗，然后將其合并到500ml的圓底燒瓶中。在氬氣條件下往該500ml的在乙腈中含自由胺的圓底燒瓶中加入醋酸基-HPTS-Cl(1.03g，1.8mmol)的黃色溶液、200ml的乙腈、以及20ml的二氯甲烷，讓溶液變?yōu)楹诩t，并有沉淀產(chǎn)生。將溶液攪拌1小時(shí)，轉(zhuǎn)移上清液，在真空下濃縮，得黑色殘?jiān)Ｓ盟?1000ml)和50∶50的乙腈/乙酸乙酯溶液(700ml)對(duì)殘?jiān)M(jìn)行萃取。再用1000ml的水洗滌有機(jī)提取物。讓有機(jī)提取物在硫酸鎂上干燥，然后在旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器上濃縮，產(chǎn)生紅色殘?jiān)瑢⑺芙獾郊状贾?。?duì)甲醇溶液進(jìn)行濃縮，然后在高真空條件下讓所得紅色殘?jiān)稍?，得紅色固體，它就是未保護(hù)的HPTS-MA。產(chǎn)率420mg，0.5mmol，28％。1H-NMR(500 MHZ，D4-甲醇，ppm)1.617(p，J＝6.5Hz，8H)，1.781(s，3H)，1.767(s，6H)，2.934(p，J＝6.5Hz，9H)，3.158(mult，8H)，5.211(t，J＝1.5Hz)，5.229(t，J＝1.5Hz)，5.448(s，1H)，5.510(s，2H)，8.290(s，1H)，8.837(d，J＝9.5Hz，1H)，8.913(d，J＝9.5Hz，1H)，8.988(d，J＝1.5Hz，1H)，9.201(d，J＝9.5Hz，111)，9.222(s，1H)。然后讓未保護(hù)的HPTS-MA(100g，0.1mmol)懸浮在10ml乙酸酐中，加入催化劑量的醋酸鈉，讓?xiě)腋∫夯亓?小時(shí)。在真空條件下去除醋酸酐和醋酸，用20ml乙腈對(duì)所得褐色殘?jiān)M(jìn)行萃取。將提取物滴到150ml的二乙醚中，產(chǎn)生褐色固體沉淀。產(chǎn)生75mg，0.09mmol(86％)。
該化合物用于實(shí)施例13、14和15。
實(shí)施例104-N-(芐基-3-硼酸)-4’-N’-(芐基-4-乙烯基)-溴氯代聯(lián)吡啶共聚成水溶性聚合物為50ml的錐形圓底燒瓶裝入2-羥乙基甲基丙烯酸酯(1.50g，11.5mmol)、4-N-(芐基-3-硼酸)-4’-N’-(芐基-4-乙烯基)-溴氯代聯(lián)吡啶(0.1g，0.191mmol)、和3-((甲基丙稀酰胺)丙基)三甲基氯化銨(0.50g，2.27mmol)。在用隔膜板將燒瓶密封后，用渦流混合器用力攪拌溶液。然后為容器裝入異丙醇∶水(8ml，1∶1，V/V)，用氬氣脫氧1小時(shí)。同時(shí)，在另一100ml的側(cè)臂圓底燒瓶中，制備2，2’-偶氮雙異丁腈(AIBN，100mg，0.609mmol)的異丙醇∶水(5ml)溶液。為燒瓶裝上磁力攪拌棒和冷凝器，然后用氬氣脫氧1小時(shí)。用注射器吸取全部感壓溶液，通過(guò)側(cè)臂向AIBN溶液中加入1ml。然后將AIBN的反應(yīng)容器置于70℃的油浴中，在6小時(shí)(1.5ml/hr)內(nèi)通過(guò)注射泵加入剩余的感壓化合物要維持。讓所得橙色液體在氬氣條件下冷卻至室溫，在真空條件下小心地除掉溶劑。將該非晶固體溶解到CH3OH(20ml)中，借助插管將其定量地轉(zhuǎn)移到離心管中。在加入二乙醚(20ml)并形成白色沉淀后，借助離心(在3200RPM下4分鐘)分離出產(chǎn)物。用二乙醚(30ml)清洗該產(chǎn)物，然后在減壓條件下干燥(0.5托3小時(shí))，在氬氣的惰性氣氛中離析。產(chǎn)率1.345g，(67Wt％)。通過(guò)UV吸收確定結(jié)合到該聚合物上的聯(lián)吡啶鎓鹽部分的量，它高于期望值的99％。
該產(chǎn)物用于實(shí)施例19。
實(shí)施例11半-IPN利用了HPTS-PEG的4-N-(芐基-3-硼酸)-4’-N’-(芐基-4-乙烯基)-溴氯代聯(lián)吡啶的薄膜共聚為10ml體積的燒瓶裝入2-羥乙基甲基丙烯酸酯(3.525g，27.08mmol)、4-N-(芐基-3-硼酸)-4’-N’-(芐基-4-乙烯基)-溴氯代聯(lián)吡啶(0.039g，0.075mmol)、和3-((甲基丙烯酰胺)丙基)三甲基氯化銨(0.3g，1.36mmol)、聚二甲基丙烯酸乙二醇酯(1.11g，1.11mmol)、2，2’-偶氮雙(2-(2-咪唑啉-2-基)丙烷)二氫氯(0.025g，0.077mmol)、以及8-羥基芘-1，3，6-N，N’，N”-三-(甲氧基聚乙氧基乙基(n～125)磺酰胺)(0.013g，7.5×10-4mmol)；用異丙醇∶水(1∶1，V/V)將它填充到10ml的標(biāo)志處。在用渦流混合器用力攪拌該溶液后，用吸液管將它轉(zhuǎn)移到到50ml的錐形圓底燒瓶中，用氬氣脫氧1小時(shí)。用注射器吸取單體溶液，讓注射器固定到聚合腔上。然后在氬氣條件下將溶液注入池中，讓它們充滿池的整個(gè)空腔。用Teflon塞封住腔室，封到兩層ZIPLOC冷凍袋中。將整個(gè)單元浸在40℃的水浴中，加熱17小時(shí)。從水浴和冷凍袋中取出聚合腔，拆開(kāi)，得到淺綠色聚合薄膜。對(duì)聚合薄膜進(jìn)行浸提，然后將其存儲(chǔ)在pH為7.4的磷酸鹽緩沖液中。該產(chǎn)物用于實(shí)施例12。
*聚合腔包括以下部件(1)IR吸收池架兩塊適合容納吸收池和LUER LOC接口的不銹鋼板；(2)吸收池兩塊玻璃板，在它們之間容納著TEFLON0.02”的隔板，在頂板和隔板上鉆了些孔；以及(3)墊圈精密切割的橡膠隔離物，用于將吸收池密封到吸收池架上。
實(shí)施例12對(duì)利用了HPTS-PEG的4-N-(芐基-3-硼酸)-4’-N’-(芐基-4-乙烯基)-溴氯代聯(lián)吡啶(m-SBBV)的半-IPN共聚物進(jìn)行熒光光譜分析為兩端開(kāi)口、通道長(zhǎng)10mm、5ml的玻璃試管裝上兩個(gè)一次性聚乙烯試管帽。在帽上鉆些孔，使其螺紋為10/32的標(biāo)準(zhǔn)螺紋，內(nèi)徑為1/8”。將末端為軟管的接頭擰到位。然后將塑料薄板切成35×9mm的長(zhǎng)方形，在它們中心切出6×15mm的窗孔。由小隔膜板構(gòu)成兩個(gè)配件，以便向塑料罩施壓，將聚合物固定在試管內(nèi)。隔膜板的高度為9mm。然后裝配流通池，讓聚合物薄膜位于試管中心，塑料罩直接位于它上方，這有效地將薄膜與它的窗孔構(gòu)造在一起。然后用鑷子將壓力配件固定到位，使它們一個(gè)位于流通池底部，一個(gè)位于頂部。為位于試管內(nèi)部的試管帽外壁涂覆真空脂，將其插到試管中密封流通池。將流通池置于裝配了正面適配器的Perkin-Elmer LS50B分光光度計(jì)上。對(duì)流通池進(jìn)行定位，使它與聚合物接觸的側(cè)壁面向儀器的激發(fā)光束(首先面向正面適配器)。讓1/8”的TYGONPTFE管與流通池的軟管接頭相接。優(yōu)化正面適配器的方位，使發(fā)射檢測(cè)器只能檢測(cè)聚合物表面。利用蠕動(dòng)泵讓pH為7.4的磷酸鹽緩沖液(離子強(qiáng)度為0.1)以每分鐘30ml的速率通過(guò)流通池循環(huán)。利用Perkin-Elmer LS50B軟件的時(shí)間驅(qū)動(dòng)函數(shù)，每隔10秒采集積分時(shí)間為2秒的熒光強(qiáng)度讀數(shù)。將激發(fā)頻率設(shè)為475nm，發(fā)射狹縫寬度為536nm。將激發(fā)與發(fā)射狹縫設(shè)定為2.5nm。利用緩沖液建立值為358(熒光強(qiáng)度)的基線。停止蠕動(dòng)泵，將泵送溶液改為溶解在pH7.4的磷酸鹽緩沖液中的1800mg/dl的葡萄糖。
對(duì)應(yīng)于信號(hào)增加35％(S/N比＝72)，熒光強(qiáng)度增加127個(gè)單位，達(dá)到值485。在切回緩沖液后，信號(hào)接近期望的基線值358。
實(shí)施例138-羥基芘-1，3，6-N，N’，N”-三-(甲基丙烯酰胺基丙基磺酰胺)水凝膠聚合物為利用了內(nèi)螺紋的14/20磨口玻璃接頭改進(jìn)的16mm NMR管裝入異丙醇/水(1∶1，1.5ml)、HEMA(750ml)、聚二甲基丙烯酸乙二醇酯(PEGMA，n～25)(200mg)、3-(甲基丙烯酰胺)丙基三甲基氯化銨(TMAC)(50mg)、8-醋酸基芘-1，3，6-N，N’，N”-三-(甲基丙烯酰胺基丙基磺酰胺)(醋酸基-HPTS-MA)(1mg，1.2×10-6mol)、以及(2，2’-偶氮雙-2(2-咪唑啉-2-基)丙烷)二氫氯(VA-044自由基引發(fā)劑)(5mg)。借助渦流混合器讓所有固體溶解。然后為NMR管裝上外螺紋的14/20磨口玻璃接頭TEFLON旋塞，連接真空接頭。然后借助四次冷凍/泵送/解凍循環(huán)(-78℃，1托，5分鐘，在氮?dú)鈼l件下解凍)為混合物脫氧。接著在40℃(±0.5℃)的水浴中加熱NMR管12小時(shí)。小心的打破玻璃NMR管，取出聚合物栓。在200ml的去離子水中用三乙胺(5-滴)透析聚合物(去離子水與胺溶液每24小時(shí)變一次，長(zhǎng)達(dá)7天)，以去除醋酸基-HPTS-MA上的醋酸基保護(hù)基團(tuán)。將所得聚合物栓切成約為5mm的片，用熒光光譜進(jìn)行分析。
該凝膠的激發(fā)和發(fā)射譜圖基本上類似于用PEG加合物(實(shí)施例12)得到的譜圖。在日光下檢測(cè)時(shí)，懸浮在pH7.4的緩沖液中的聚合物凝膠樣品發(fā)出可見(jiàn)熒光。在往水相里加入了m-SBBV、o-SBBV、p-SBBV時(shí)，熒光顯著消失。在往溶液中加入葡萄糖時(shí)，又能恢復(fù)熒光。利用濃度為0.05到5mg/g聚合物(干重)的染料可以制備出類似凝膠。所有這些都是黃綠色到橙色，在日(自然)光下檢測(cè)時(shí)，它們能發(fā)出可見(jiàn)熒光。
但讓水凝膠暴露在水性o-、m-、p-BBV(芐基硼酸聯(lián)吡啶鎓)中時(shí)，熒光被淬滅。
實(shí)施例14IPN使用了HPTS-MA聚合物的4-N-(芐基-3-硼酸)-4’-N’-(芐基-4-乙烯基)-溴氯代聯(lián)吡啶(m-SBBV)共聚物感壓淬滅溶液為10ml容積的燒瓶裝入2-羥乙基甲基丙烯酸酯(27.08mmol，3.525g)、4-N-(芐基-3-硼酸)-4’-N’-(芐基-4-乙烯基)-溴氯代聯(lián)吡啶(0.197mmol，0.103g)、3-((甲基丙烯酰胺)丙基)三甲基氯化銨(1.36mmol，0.30g)、聚二甲基丙烯酸乙二醇酯(1.11mmol，1.11g)、以及2，2’-偶氮雙(2-(2-咪唑啉-2-基)丙烷)二氫氯(0.077mmol，0.025g)；用異丙醇∶水(1∶1，V/V)將其填充到10ml的標(biāo)記處。在渦流混合器上用力攪拌該溶液，直至它均勻。
聚合染料粉末為10ml體積的燒瓶裝入2-羥乙基甲基丙烯酸酯(27.08mmol，3.525g)、3-((甲基丙烯酰胺)丙基)三甲基氯化銨(1.36mmol，0.3g)、聚二甲基丙烯酸乙二醇酯(1.11mmol，1.11g)、以及2，2’-偶氮雙(2-(2-咪唑啉-2-基)丙烷)二氫氯(0.077mmol，0.025g)、以及8-醋酸基芘-1，3，6-N，N’，N”-三-(甲基丙烯酰胺基丙基磺酰胺)(7.5×10-4mmol，6.6×10-4g)；用異丙醇∶水(1∶1，V/V)將它填充到10ml的標(biāo)志處。在用渦流混合器用力攪拌該溶液后，用吸液管將它們轉(zhuǎn)移到50ml的圓底燒瓶中，用橡膠隔膜板密封燒瓶。用氬氣脫氧30分鐘。用注射器吸取感壓溶液，用橡膠塞把針頭蓋上。然后將它們連同聚合腔一起轉(zhuǎn)移到充滿氬氣的手套箱中。將注射器固定到聚合腔上，然后在氬氣條件下把溶液注入池內(nèi)，讓它們充滿這個(gè)池。用Teflon塞封住腔室，封到兩層ZIPLOC冷凍袋中。將整個(gè)單元轉(zhuǎn)移到烘箱中，加熱到40℃14小時(shí)。從烘箱和袋中取出聚合腔，接著拆開(kāi)，得到淺綠色聚合薄膜。用500ml的蒸餾水(pH 5)浸提聚合薄膜6小時(shí)；每?jī)尚r(shí)換一次新鮮水。然后在減壓條件下讓薄膜干燥(40℃，20mmHg，3小時(shí))，讓其降到-196℃，利用研缽和杵把它們壓成細(xì)粉。
互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物為50ml的圓底燒瓶裝入感壓淬滅溶液(5.2ml)和聚合染料粉末(0.169g)。在渦流混合器上用力將混合物攪拌10分鐘，讓液體被染料顆粒吸收，然后用氬氣脫氧15分鐘。用注射器吸取該多相溶液，用橡膠塞蓋封住針頭。然后將它連同聚合腔一起轉(zhuǎn)移到充滿了氬氣的手套箱內(nèi)(*見(jiàn)實(shí)施例11)。將注射器固定到聚合腔上，在氬氣條件下往池內(nèi)注入溶液，使其充滿這個(gè)腔室。用TEFLON塞封住腔室，然后封到ZIPLOC冷凍袋中。將整個(gè)單元轉(zhuǎn)移到烘箱中，加熱到40℃14小時(shí)。從烘箱和袋中取出聚合腔，接著拆開(kāi)，得到淺綠色聚合薄膜。將薄膜置于pH等于8的NaOH溶液中12小時(shí)，然后浸析，置于pH等于7.4的磷酸鹽緩沖液中存儲(chǔ)。
將該產(chǎn)物用于實(shí)施例20。
實(shí)施例15雙組分系統(tǒng)利用了HPTS-MA的4-N-(芐基-3-硼酸)-4’-N’-(芐基-4-乙烯基)-溴氯代聯(lián)吡啶(m-SBBV)共聚物為10ml體積的燒瓶2-羥乙基甲基丙烯酸酯(27.08mmol，3.525g)、4-N-(芐基-3-硼酸)-4’-N’-(芐基-4-乙烯基)-溴氯代聯(lián)吡啶(0.039g，0.075mmol)、3-((甲基丙烯酰胺)丙基)三甲基氯化銨(1.36mmol，0.3g)、聚二甲基丙烯酸乙二醇酯(1.11mmol，1.11g)、以及2，2’-偶氮雙(2-(2-咪唑啉-2-基)丙烷)二氫氯(0.077mmol，0.025g)、以及8-醋酸基芘-1，3，6-N，N’，N”-三-(甲基丙烯酰胺基丙基磺酰胺)(7.5×10-4mmol，6.6×10-4g)；用異丙醇∶水(1∶1，V/V)填充到10ml的標(biāo)志處。在用渦流混合器用力攪拌該溶液后，用吸液管將它們轉(zhuǎn)移到50ml的錐形圓底燒瓶中，用橡膠隔膜板密封燒瓶；用氬氣脫氧30分鐘。用注射器吸取感壓溶液，橡膠塞封住針頭。然后將它們連同聚合腔一起轉(zhuǎn)移到充滿氬氣的手套箱中*(*見(jiàn)實(shí)施例11)。將注射器固定到聚合腔上，然后在氬氣條件下把溶液注入池內(nèi)，讓它們充滿這個(gè)池。用Teflon塞封住腔室，封到兩層ZIPLOC冷凍袋中。將整個(gè)單元轉(zhuǎn)移到40℃的水浴中加熱14小時(shí)。從烘箱和袋中取出聚合腔，接著拆開(kāi)，得到淺綠色聚合薄膜。將薄膜置于pH等于8的NaOH溶液中12小時(shí)，然后浸析，置于pH等于7.4的磷酸鹽緩沖液中存儲(chǔ)。該產(chǎn)物用于實(shí)施例21。
實(shí)施例16利用8-羥基芘-1，3，6-N，N’，N”-三-(甲氧基聚乙氧基乙基(n～125)磺酰胺)HPTS-PEG對(duì)4，4’-N，N’-二(芐基-2，3或4-硼酸)-二溴代聯(lián)吡啶進(jìn)行熒光光譜分析在10ml體積的燒瓶中用pH等于7.4的磷酸鹽緩沖液(0.1離子強(qiáng)度)制備HPTS-PEG(10ml，5×10-5M)的儲(chǔ)備溶液。類似地，制備出m-BBV溶液(25ml，0.0025M)。然后按照下面的表2所描述的，在pH7.4的磷酸鹽緩沖液中制備出7份含HPTS-PEG和m-BBV的不同溶液。
表2體積體積 體積最終 最終HPTS-PEG標(biāo)準(zhǔn)(mL) 緩沖液(mL) (HPTS-PEG)BBV(m-BBV)標(biāo)準(zhǔn)(M) (M) (M)(mg/DL)1 0.00 4.001.00E-05 0.00E+001 0.20 3.801.00E-05 1.005-041 0.30 3.701.00E-05 1.505-041 0.50 3.501.00E-05 2.505-041 1.00 3.001.00E-05 5.005-041 1.50 2.501.00E-05 7.505-041 2.00 2.001.00E-05 1.005-03然后在Perkin-Elmer LS50-B發(fā)光光譜儀上分析每個(gè)樣品。儀器設(shè)置為激發(fā)波長(zhǎng)473nm發(fā)射波長(zhǎng)范圍480-630nm激發(fā)狹縫寬度0nm(儀器相關(guān)性最小)發(fā)射狹縫寬度0nm(儀器相關(guān)性最小)光纖無(wú)掃描速度100nm/sec在整個(gè)系列分析過(guò)程中，儀器設(shè)置(狹縫寬度、掃描速度、光纖、激發(fā)波長(zhǎng)、發(fā)射波長(zhǎng)范圍)都要保持恒定。然后通過(guò)對(duì)480和630nm之間的熒光強(qiáng)度曲線進(jìn)行積分(梯形法則逼近法)，實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)射熒光的定量。確定表觀Stern-Vlmer淬滅常數(shù)為520M-1(見(jiàn)圖7)。
實(shí)施例17利用8-羥基芘-1，3，6-N，N’，N”-三-(甲氧基聚乙氧基乙基(n～125)磺酰胺)HPTS-PEG通過(guò)熒光光譜法分析4，4’-N，N’-二(芐基-2，3或4-硼酸)-二溴代聯(lián)吡啶的葡萄糖檢測(cè)能力(a)在10ml體積的燒瓶中用pH等于7.4的磷酸鹽緩沖液(0.1離子強(qiáng)度)制備HPTS-PEG(10ml，5×10-5M)的儲(chǔ)備溶液。類似地，制備出m-BBV溶液(25ml，0.0025M)和a-D葡萄糖(10ml，0.250M)溶液。然后按照下面表3的描述，在pH 7.4的磷酸鹽緩沖液中制備出7份含HPTS-PEG、m-BBV和a-D-葡萄糖的不同溶液。
表3體積 體積體積體積最終 最終 最終HPTS-PEm-BB葡萄糖 緩沖液 (HPTS-P (m-BBV) (葡萄糖)G儲(chǔ)備 V儲(chǔ)備 儲(chǔ)備(mL)EG)(M)(M) (mg/dL)(mL) (mL)(mL)1 2 0 2 1.00E-05 1.00E-03 0.001 2 0.021.981.00E-05 1.00E-03 18.021 2 0.041.961.00E-05 1.00E-03 36.031 2 0.2 1.8 1.00E-05 1.00E-03 180.161 2 0.4 1.6 1.00E-05 1.00E-03 360.321 2 1 1 1.00E-05 1.00E-03 900.801 2 2 0 1.00E-05 1.00E-03 1801.60利用pH計(jì)分別確定每個(gè)樣品的pH，以保證該系列中pH恒定在±0.02個(gè)pH單位的范圍內(nèi)。
然后在Perkin-Elmer LS50-B發(fā)光光譜儀上分析每個(gè)樣品。儀器設(shè)置與實(shí)施例16的相同。
接著利用相對(duì)積分值構(gòu)造校正曲線繪制F/F0對(duì)葡萄糖濃度(mg/dl)的曲線，其中F0是表3中含0mg/dl葡萄糖的第一個(gè)樣品的積分熒光強(qiáng)度。
(a)用HPTS-PEG評(píng)價(jià)葡萄糖靈敏度。在存在HPTS-PEG染料的情況下，將芐基聯(lián)吡啶鎓鹽的葡萄糖檢測(cè)能力與4，4’-N，N’-雙(芐基-3-硼酸)-二溴代聯(lián)吡啶的檢測(cè)能力作對(duì)比。按照過(guò)程A描述的方式確定HPTS-PEG存在時(shí)芐基聯(lián)吡啶鎓鹽的表觀Stern-Vlomer淬滅常數(shù)，發(fā)現(xiàn)它是559M-1。以相同方式確定存在HPTS-PEG時(shí)的芐基聯(lián)吡啶鎓鹽的葡萄糖靈敏度。芐基聯(lián)吡啶鎓鹽/HPTS-PEG溶液的信號(hào)對(duì)葡萄糖的濃度變化不反應(yīng)。在圖5中示出了4，4’-N，N’-雙(芐基-3-硼酸)-二溴代聯(lián)吡啶的葡萄糖靈敏度以及芐基聯(lián)吡啶鎓鹽的葡萄糖靈敏度。
(b)類似地，除了用4，4’-N，N’-二(芐基-4-硼酸)-二溴代聯(lián)吡啶代替4，4’-N，N’-雙(芐基-3-硼酸)-二溴代聯(lián)吡啶外，重復(fù)(a)。以相同方式分析鄰位和對(duì)位異構(gòu)體。它們對(duì)葡萄糖靈敏度的結(jié)果類似。結(jié)果繪于圖6中。
實(shí)施例18HPTS-PEG存在時(shí)芐基聯(lián)吡啶鎓鹽與4，4’-N，N’-雙(芐基-3-硼酸)-二溴代聯(lián)吡啶的葡萄糖靈敏度對(duì)比在存在HPTS-PEG染料的條件下，將芐基聯(lián)吡啶鎓鹽的葡萄糖檢測(cè)能力與4，4’-N，N’-雙(芐基-3-硼酸)-二溴代聯(lián)吡啶的檢測(cè)能力作對(duì)比。按照過(guò)程A的描述確定存在HPTS-PEG時(shí)的芐基聯(lián)吡啶鎓鹽的表觀Stern-Volmer淬滅常數(shù)，發(fā)現(xiàn)它是559M-1。按照與實(shí)施例17相同的方式確定存在HPTS-PEG時(shí)的芐基聯(lián)吡啶鎓鹽的葡萄糖靈敏度。芐基聯(lián)吡啶鎓鹽/HPTS-PEG溶液的信號(hào)對(duì)葡萄糖的濃度變化不反應(yīng)。在圖5中示出了4，4’-N，N’-雙(芐基-3-硼酸)-二溴代聯(lián)吡啶的葡萄糖靈敏度以及芐基聯(lián)吡啶鎓鹽的葡萄糖靈敏度。
實(shí)施例194-N-(芐基-3-硼酸)-4’-N’-(芐基-4-乙烯基)-溴氯代聯(lián)吡啶(m-SBBV)的水溶性共聚物的熒光光譜分析在pH為7.4的磷酸鹽緩沖液中制備實(shí)施例10的m-SBBV共聚物(50ml，2.5mM)，并用NaOH溶液平衡pH(±0.02pH單位)。然后制備六份含HPTS-PEG(染料，1×10-5)的不同聚m-SBBV(分析物，0，0.10，0.15，0.25，0.50，0.75，1.0mM)溶液。然后在分光光度計(jì)上進(jìn)行分析。把分析物/染料溶液裝在標(biāo)準(zhǔn)的10mm光路長(zhǎng)度的石英比色杯中，將分光光度計(jì)設(shè)定成激發(fā)和發(fā)射頻率分別為473和533。將激發(fā)和發(fā)射狹縫寬度設(shè)定成0nm。在得到上面提到的溶液的熒光光譜后，獲得存在和不存在葡萄糖和果糖條件下的分析物/染料溶液的輔助光譜。將光譜的表觀差異定量為曲線下方的面積。然后將面積差定義為聚合物對(duì)葡萄糖或果糖、即不存在葡萄糖或果糖條件下的響應(yīng)表達(dá)，確定該曲線下的代表面積為26479.45。一加入濃度不同的葡萄糖，面積就按照表4所示的方式改變。
表4加入葡萄糖后的1.0mM聚m-SBBV/HPTS-PEG溶液的熒光強(qiáng)度變化；它被表示為曲線下方的面積葡萄糖(mg/dl) 曲線下方的面積026479.4518 26934.9336 27163.92180 27988.86360 28221.08900 28810.571800 29434.23于是，一加入1800mg/dl的葡萄糖，熒光強(qiáng)度就增加11％，一加入1800ml/dl的果糖，它就增加14.6％。
實(shí)施例20利用分散的HPTS-MA水凝膠對(duì)下述IPN進(jìn)行熒光光譜分析4-N-(芐基-3-硼酸)-4’-N’-(芐基-4-乙烯基)-溴氯代聯(lián)吡啶(m-SBBV)的共聚物過(guò)程參見(jiàn)實(shí)施例12。
用蠕動(dòng)泵讓pH為7.4的磷酸鹽緩沖液(離子強(qiáng)度0.1)以每分鐘30ml的速率循環(huán)過(guò)流通池。
利用Perkin-Elmer LS50B軟件的時(shí)間驅(qū)動(dòng)函數(shù)，每隔10秒采集積分時(shí)間為2秒的熒光強(qiáng)度讀數(shù)。將激發(fā)頻率設(shè)為475nm，發(fā)射頻率設(shè)定為536nm。分別將激發(fā)與發(fā)射狹縫設(shè)為15和20nm。利用緩沖液建立基線值249(熒光強(qiáng)度)。停止蠕動(dòng)泵，將泵送溶液改為溶解在pH7.4的磷酸鹽緩沖液中的1800mg/dl的葡萄糖。
對(duì)應(yīng)于信號(hào)增加10％(S/N比率＝43)，熒光強(qiáng)度增加25個(gè)單位，達(dá)到值274。在切回緩沖液后，信號(hào)達(dá)到期望的基線值249。
實(shí)施例21利用醋酸基-HPTS-MA對(duì)以下雙組分系統(tǒng)進(jìn)行熒光光譜分析4-N-(芐基-3-硼酸)-4’-N’-(芐基-4-乙烯基)-溴氯代聯(lián)吡啶(m-SBBV)的薄膜共聚水凝膠分析過(guò)程參見(jiàn)實(shí)施例12。
用蠕動(dòng)泵讓pH為7.4的磷酸鹽緩沖液(離子強(qiáng)度0.1)以每分鐘30ml的速率循環(huán)過(guò)流通池。利用Perkin-Elmer LS50B軟件的時(shí)間驅(qū)動(dòng)函數(shù)每隔10秒采集積分時(shí)間為2秒的熒光強(qiáng)度讀數(shù)。將激發(fā)頻率設(shè)為475nm，發(fā)射頻率設(shè)定為536nm。激發(fā)和發(fā)射狹縫設(shè)為7nm。利用緩沖液建立基線值490(熒光強(qiáng)度)。停止蠕動(dòng)泵，將泵送溶液改為溶解在pH7.4的磷酸鹽緩沖液中的400mg/dl的葡萄糖。
對(duì)應(yīng)于信號(hào)增加1.5％(S/N比率＝6.5)，熒光強(qiáng)度增加9個(gè)單位，達(dá)到值499。重復(fù)切換溶液的過(guò)程。緩沖液給出期望的基線值490。在換回溶解在pH為7.4的磷酸鹽緩沖液中的1800mg/dl的葡萄糖溶液后，熒光強(qiáng)度增加35個(gè)單位，達(dá)到525，相應(yīng)信號(hào)增加7.6％(S/N＝15.0)。最后，在將緩沖液泵送過(guò)系統(tǒng)時(shí)，基線跌落到期望的基線值490。
實(shí)施例22利用4，4’-N，N’-雙(芐基-3-硼酸)-二溴代聯(lián)吡啶(m-BBV)和(8-羥基芘-1，3，6-N，N’，N”-三-(甲氧基聚乙氧基乙基(n～125)磺酰胺)(HPTS-PEG)對(duì)水溶液中的葡萄糖的濃度進(jìn)行熒光分光光度檢測(cè)在10ml體積的燒瓶中用pH等于7.4的磷酸鹽緩沖液(0.1離子強(qiáng)度)制備HPTS-PEG(10ml，5×10-5M)的儲(chǔ)備溶液。類似地，制備出m-BBV(25ml，0.0025M)溶液、a-D-葡萄糖(10ml，0.250M)溶液。然后按照下面的表5的描述，在pH 7.4的磷酸鹽緩沖液中制備出7份含HPTS-PEG、m-BBV和a-D-葡萄糖的不同溶液。
表5體積 體積 體積體積最終 最終 最終HPTS-P m-BBV 葡萄糖 緩沖液 (HPTS-P (m-BBV) (葡萄糖)EG儲(chǔ)備 儲(chǔ)備 儲(chǔ)備(mL)EG)(M)(M) (mg/dl)(mL) (mL) (mL)12 0 2 1.00E-05 1.00E-03 0.0012 0.021.98 1.00E-05 1.00E-03 18.0212 0.041.96 1.00E-05 1.00E-03 36.0312 0.2 1.81.00E-05 1.00E-03 180.1612 0.4 1.61.00E-05 1.00E-03 360.3212 1 1 1.00E-05 1.00E-03 900.8012 2 0 1.00E-05 1.00E-03 1801.60利用pH計(jì)分別確定每個(gè)樣品的pH，以保證整個(gè)系列中pH恒定在±0.02個(gè)pH單位的范圍內(nèi)。
分析過(guò)程參見(jiàn)實(shí)施例17。
將2ml未知濃度的葡萄糖水溶液置于5ml體積的燒瓶中，再往燒瓶中加入1ml的HPTS-PEG儲(chǔ)備溶液和2ml的m-BBV儲(chǔ)備溶液。讓樣品混合，將其置于適宜的比色杯中，按照前面所述方式分析樣品的熒光發(fā)射強(qiáng)度。然后通過(guò)對(duì)480和630nm之間的熒光發(fā)射強(qiáng)度曲線進(jìn)行積分(利用梯形規(guī)則逼近法)，實(shí)現(xiàn)對(duì)熒光發(fā)射強(qiáng)度的定量。將該未知葡萄糖濃度樣品的熒光發(fā)射強(qiáng)度定量值與y軸上的校驗(yàn)曲線比較，讀取x軸上的對(duì)應(yīng)葡萄糖濃度，以此確定未知的葡萄糖濃度。然后相對(duì)5/2的稀釋因子調(diào)整校驗(yàn)曲線上讀出的葡萄糖濃度，從而確定出未知樣品的葡萄糖濃度。
實(shí)施例23利用使用了HPTS-PEG的4-N-(芐基-3-硼酸)-4’-N’-(芐基-4-乙烯基)-溴氯代聯(lián)吡啶的薄膜共聚物(半-IPN薄膜)通過(guò)熒光分光光度法測(cè)量水性樣品中的葡萄糖濃度按照實(shí)施例11的描述制備薄膜共聚物，將其安裝在實(shí)施例12所述的熒光分光光度計(jì)內(nèi)。然后制備出溶解在pH為7.4的磷酸鹽緩沖液中的7份100ml的a-D-葡萄糖儲(chǔ)備溶液(0，18，36，180，360，900和1800ml/dl)。讓這7份溶液依次循環(huán)過(guò)流通池，按照實(shí)施例13的描述分析熒光發(fā)射強(qiáng)度。每種情況下，都要在改變?nèi)芤褐白専晒獍l(fā)射強(qiáng)度穩(wěn)定。建立校驗(yàn)曲線，繪出穩(wěn)定后的熒光強(qiáng)度值對(duì)相應(yīng)葡萄糖濃度的曲線。利用pH計(jì)測(cè)定葡萄糖濃度未知的樣品的pH值，并利用濃酸或堿將其調(diào)節(jié)為7.4±0.02。讓未知樣品循環(huán)過(guò)流通池，觀察它的熒光發(fā)射強(qiáng)度，直至它穩(wěn)定下來(lái)。讓葡萄糖濃度未知的樣品循環(huán)過(guò)流通池，觀察它的熒光發(fā)射強(qiáng)度，直至它穩(wěn)定下來(lái)。通過(guò)將它的穩(wěn)定熒光發(fā)射強(qiáng)度定量值與y軸上的校驗(yàn)曲線比較，在x軸上讀取對(duì)應(yīng)的葡萄糖濃度，由此確定出未知的葡萄糖濃度。相對(duì)因調(diào)節(jié)樣品pH而產(chǎn)生的任何稀釋因子調(diào)整最終確定的未知樣品的葡萄糖濃度。
實(shí)施例244，N-(芐基-3-硼酸)-4，7-溴代菲羅林(4，7-phen-m-BV)的合成 在氬氣條件下，讓安裝了磁力攪拌棒的電爐干燥的250ml圓底燒瓶冷卻，然后裝入4，7-菲羅林(6.16g，34.2mmol)。為燒瓶裝上與氬氣干線相接的回流冷凝器，再裝入N，N-二甲基甲酰胺(80ml)。加熱懸浮液并保持90℃，讓它溶解，同時(shí)借助注射器加入新制備的二甲基-(3-溴甲基)-苯硼酸酯(5.562g，22.8mmol)。用TLC監(jiān)測(cè)反應(yīng)，3小時(shí)后，硼酸酯消失。在氬氣條件下讓反應(yīng)混合物冷卻至室溫，通過(guò)插管將橙色懸浮液轉(zhuǎn)移到水敏燒結(jié)漏斗中。收集橙紅色固體，用丙酮(4×50ml)洗滌，然后在減壓條件下干燥過(guò)夜。產(chǎn)率3.652g，17.7mmol(78％)。1H-NMR(500MHz，CD3OD，ppm)3.31(s，6H)，6.487(s，2H)，7.427(mult.，2H)，8.002(dd，1H，J＝10Hz)，8.451(dd，1Hm，J1＝6Hz，J2＝8.5Hz)。13CNMR(125MHz，CD3OD)61.48，119.825，123.258，124.429，124.493，128.279，128.472，129.194，132.161，132.707，133.990，138.161，139.107，142.428，146.358，147.947，153.080，163.379。11B-NMR(80MHz，MeOH，ppm)27.4(s，寬)。
該化合物用于實(shí)施例31。
實(shí)施例254-N-(芐基-3-硼酸)-N，7-(芐基-4-乙烯基)-4，7-溴氯代菲羅林(4.7-phen-m-SBBV)的合成 將N-芐基-4-乙烯基-4，7-氯代菲羅林(0.243g，0.730mmol)懸浮在火焰干燥的、25ml的側(cè)臂圓底燒瓶?jī)?nèi)的CH3CN(2ml)中，所述燒瓶安裝了磁力攪拌棒和回流冷凝器。借助注射器通過(guò)側(cè)臂加入二甲基-(3-溴甲基)-苯硼酸酯(2.8g，11.5mmol)，在氬氣條件下加熱懸浮物，讓它回流64小時(shí)。讓溶液冷卻至室溫，用二乙醚(10ml)沉淀。讓?xiě)腋∫红o置，借助插管去除上清液。將剩余殘?jiān)B同3ml的溶劑一起轉(zhuǎn)移到離心管中，用丙酮水(50/50，V/V，20ml)搗碎，然后離心(該過(guò)程重復(fù)4次)。用二乙醚(3×20ml)搗碎米/黃色固體，在減壓條件下干燥。產(chǎn)率0.354g，0.615mmol(84％)。1H-NMR(250MHz，D2O，ppm)5.223(d，1H，11.25Hz)，5.715(d，1H，J＝17.75Hz)，6.434(d，4H)，6.605(dd，1H，J1＝11.25Hz，J2＝17.75Hz)，7.446(mult.，8H)，8.604(mult.，1H)，8.92(d，2H，J＝3.5Hz)，9.698(d，2H，J＝5.75Hz)，10.214(d，2H，J＝9Hz)。CH3OH，ppm)29.5(s，寬)。
該化合物用于實(shí)施例26。
實(shí)施例26雙組分系統(tǒng)4-N-(芐基-3-硼酸)-7-N’-(芐基-4-乙烯基)-4，7-溴氯代菲羅林(4，7-PHEN-m-SBBV)與醋酸基-HPTS-MA薄膜共聚 為容積為10ml的燒瓶裝入2-羥乙基甲基丙烯酸酯(3.525g，27.08mmol)、4，7-菲羅林-(芐基-3-硼酸)-N’-(芐基-4-乙烯基)溴氯(m-SBBV)(0.086g，0.15mmol)、3-((甲基丙烯酰胺)丙基)三甲基氯化銨(0.3g，1.36mmol)、聚二甲基丙烯酸乙二醇酯(1.11g，1.11mmol)、2，2’-偶氮雙(2-(2-咪唑啉-2-基)丙烷)二氫氯(0.025g，0.077mmol)、以及8-醋酸基芘-1，3，6-N，N’，N”-三-(甲基丙烯酰胺丙基磺酰胺)(6.6×10-4g，7.5×10-4mmol)；用異丙醇∶水(1∶1，V/V)填充到10ml標(biāo)志處。在用渦流混合器用力攪拌該溶液后，將其連同聚合腔一起轉(zhuǎn)移到手套箱中*。(*參見(jiàn)實(shí)施例11)。把注射器固定到聚合腔上，然后在氬氣條件下將溶液注入流通池中，讓它們充滿池的整個(gè)空腔。用LUER-LOC塞封住腔室，封到兩層ZIPLOC冷凍袋中。將整個(gè)單元浸在40℃的烘箱中，加熱18小時(shí)。從烘箱中取出聚合腔，讓它達(dá)到室溫。接著拆開(kāi)，用pH為8的NaOH溶液浸析橙色薄膜7小時(shí)，讓它完全變成綠色。把該綠色薄膜存儲(chǔ)在pH為7.4的磷酸鹽緩沖液中。該聚合物的特征在實(shí)施例32中。
實(shí)施例27制備8-醋酸基-1，3，6-芘-三羧丙基-磺酰胺(HPTS-CO2)氫二鈉鹽 為安裝了攪拌棒和橡膠隔膜板的100ml圓底燒瓶裝入1-醋酸基-3，6，8-芘三磺酰氯(0.5mmol，272.91mg)和40ml THF。將4-氨基-丁酸鈉(1mmol，125.10mg)置于含2ml THF和0.26ml去離子水的小試管中。讓該懸浮液產(chǎn)生短時(shí)間的渦流，然后吸到3ml的塑料注射器中。將N-(3-氨丙基)甲基丙烯酰胺HCl的樣品置于含5ml THF和0.55ml 1M的NaOH水溶液的小試管中。讓該懸浮液產(chǎn)生短時(shí)間的渦流，然后吸到10ml的塑料注射器中。迅速攪拌100ml圓底燒瓶?jī)?nèi)的溶液，然后加入5.2ml去離子水，接著逐滴加入4-氨基-丁酸鈉懸浮液，產(chǎn)生大紅色溶液，在攪拌下10分鐘后它褪成黃色。然后再次為燒瓶逐滴加入N-(3-氨丙基)甲基丙烯酰胺HCL懸浮液，產(chǎn)生紅色溶液，它又褪成黃色。將溶液攪拌4小時(shí)。之后，通過(guò)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)然后經(jīng)過(guò)高真空，除掉溶劑。將燒瓶?jī)?nèi)固體放到極少量甲醇中，用二乙醚沉淀。通過(guò)離心收集沉淀，重復(fù)沉淀，得到最終產(chǎn)物。1H-NMR(500MHz，CD3OD，ppm)1.601(M，J＝8Hz)，1.829(Q，J＝5Hz)，2.392(T，J＝2.5Hz)，2.584(S)，2.890(T，J＝7.5Hz)，2.933(T，MHz)，5.519(1)，J＝176.5Hz)，8.306(S)，8.526(S)，8.616(1)，J＝9.5Hz)，9.062(13，J＝9.5Hz)，9.130(13，J＝9.5Hz)，9.225(1)，J＝10Hz)，9.305(S)，9.317(S)，9.338(S)，9.358(S)，9.440(S)。它們是特定異構(gòu)體的混合物。
該產(chǎn)物用于實(shí)施例37。
實(shí)施例28
制備-8-醋酸基-1，3，6-芘-三羧丙基-磺酰胺(醋酸基-HPTS-CO2) 為圓底燒瓶裝入4-氨基丁酸(5.156g，50mmol)。加入甲醇(50ml)，然后加入氫氧化鈉(2g，50mmol)。攪拌溶液，直至它變均勻，此時(shí)在旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器上除掉甲醇。利用乙腈通過(guò)共同蒸發(fā)作用進(jìn)一步干燥棕褐色固體，從而除掉水。
制備HPTS-CO2在氬氣條件下，讓裝備了磁力攪拌棒的烘箱烘干的圓底燒瓶冷卻，裝入8-醋酸基-1，3，6-芘三磺酰氯(460mg，0.83mmol)，然后用隔膜板密封。加入DMSO(20ml)，獲得均勻的黃色溶液。在氬氣條件下讓裝備了磁力攪拌棒的第二個(gè)烘箱烘干的圓底燒瓶冷卻，裝入4-氨基丁酸鈉(415mg，3.32mmol)，并用隔膜板密封。接著通過(guò)雙頭針加入DMSO(20ml)，攪拌幾分鐘后，用插管逐滴加入在DMSO中含8-醋酸基-1，3，6-芘-三磺酰氯的第一溶液，得到深紅色均勻溶液。大約6小時(shí)后，去掉三分之一的溶液，在真空條件下蒸掉DMSO。用少量乙腈洗滌所得棕色物質(zhì)，讓它通過(guò)棉花過(guò)濾，滴到Et2O中，沉淀出少量(48mg)棕/紅色吸濕性固體。1H-NMR(250MHz，D2O，ppm)2(p，6H)，2.4(t，6H)，2.61(s，3H)，3(t，6H)，8.2(d，1H)，8.4(s，1H)，8.6(d，1H)，9.2(d，1H)，9.4(s，1H)。
用NaOH水溶液進(jìn)行處理，以去除醋酸基保護(hù)基。然后確定pKa值為6.8左右，其Stern-Volmer淬滅常數(shù)為25419。
接著將HPTS-CO2/m-BBV組合的Stern-Volmer研究結(jié)果用于葡萄糖響應(yīng)研究。該組合表現(xiàn)出對(duì)葡萄糖濃度微小變化的靈敏度，并在生理范圍(0-400(0-400mg/dl))內(nèi)具有良好的線性響應(yīng)。參見(jiàn)圖14。
利用Ocean Optics Inc.的Model#SF2000、光纖、380 Main Street、Dunedin、F134698、帶有計(jì)算機(jī)控制器ADC1000 Rev B的熒光光譜儀，使用含4，7-苯-BBV的HPTS-CO2進(jìn)行葡萄糖濃度研究，再次觀察到葡萄糖濃度升高使得熒光強(qiáng)度提高。
實(shí)施例292-(3，5-二-溴乙基-苯基)-(1，3，2)-二噁硼烷(dioxaborinane)的制備 制備硼酸酯在氬氣條件下，讓烘箱烘干的帶側(cè)臂的圓底燒瓶冷卻，安裝磁力攪拌棒，裝入3，5-二甲基苯基硼酸酯(5g，33mmol)，接著裝入戊烷，得到0.5M的不均勻溶液。然后為燒瓶裝上烘箱烘干的回流冷凝器，用隔膜板密封，用氮?dú)獯祾摺嚢枞芤?，同時(shí)借助雙頭針加入1，3-丙二醇(14.5ml)，然后加熱溶液進(jìn)行回流，直至它變均勻(約20分鐘)。在氮?dú)鈿夥障伦屓芤豪鋮s到室溫。迅速加入硫酸鎂和氯化鈣，用氮?dú)獯祾哐b置，然后緩緩加熱溶液1小時(shí)。然后在氮?dú)鈼l件下讓溶液冷卻到室溫，停止攪拌。將上清液轉(zhuǎn)移到已在氮?dú)鈼l件下冷卻到室溫且用隔膜板密封的另一烘箱烘干的圓底燒瓶中。加熱剩余的固體1小時(shí)。然后在氮?dú)鈿夥罩凶屓芤豪鋮s到室溫，停止攪拌。將上清液轉(zhuǎn)移到另一個(gè)已在氮?dú)鈼l件下冷卻到室溫且用隔膜板密封的烘箱烘干的圓底燒瓶中。用戊烷洗滌剩下的固體，將它與第一戊烷層合并。真空條件下在旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器上除掉戊烷，放出氬氣，產(chǎn)生黃色固體。MP58～60℃。
二溴化處理在氮?dú)鈼l件下讓烘箱干燥的帶有側(cè)臂的圓底燒瓶冷卻到室溫，安裝磁力攪拌棒，裝入N-溴代琥珀酰亞胺(13.4g，73.26mmol)和AIBN(1.094g，6.6mmol)，裝上回流冷凝器，用隔膜板密封，用氮?dú)獯祾邘追昼姟⑴鹚狨ト芙庠诼确?250ml，在CaH2上蒸餾)中，用插管將其導(dǎo)入含N-溴代琥珀酰亞胺和AIBN的圓底燒瓶中。通過(guò)與包括亞硫酸鈉的HBr阱相連的氮?dú)夤呐萜鳛檠b置排氣，在攪拌的同時(shí)，加熱溶液，讓它激烈回流。3.5小時(shí)后，在氮?dú)庀峦ㄟ^(guò)加熱去除淺黃色溶液，在氮?dú)鈿夥罩凶屗鋮s到室溫。真空條件下在吹送氬氣的同時(shí)于旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器上濃縮溶液，獲得橙色溶液，在氬氣氣氛中通過(guò)過(guò)濾從中除去琥珀酰亞胺副產(chǎn)物。在旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器上在吹掃氬氣的同時(shí)進(jìn)一步濃縮濾出物，獲得粘稠的深橙色液體。向該粘稠液體中緩慢加入戊烷(～250ml)，同時(shí)攪拌，沉淀出半成品。濾掉戊烷上清液，在氬氣氣氛中，于介質(zhì)玻璃燒結(jié)過(guò)濾器上收集固體。在60微托的真空條件下干燥固體。產(chǎn)率71％。MP124-125℃。1H-NMR(500MHz，CDCl3)2.059-2.081(quint，2H，J＝5.5Hz)，4.163-4.185(t，4H，J＝5.5Hz)，4.5(s，4H)，7.479(t，1H)，7.721-7.725(d，2H，J＝2Hz)。13C-NMR(500MHz，CDCl3，ppm)27.476，33.262，62.162，131.845，134.459，137.694。11B-NMR(250MHz，CDCl3，ppm)25.52。
該化合物用于實(shí)施例30和35。
實(shí)施例303-(3-溴甲基-5-(1，3，2)二噁硼烷-2-基-芐氧基)-丙-1-醇 在氬氣條件下讓裝有磁力攪拌棒和回流冷凝器的烘箱烘干的250ml圓底燒瓶冷卻，裝入NaH(0.800g，在礦物油中占60％，20mmol)。用戊烷(3×100ml)洗滌粉末，在真空條件下干燥。通過(guò)注射器加入乙腈(50ml)，在室溫下攪拌混合物。逐滴加入1，3-丙二醇(10ml)10分鐘以上，形成白色不溶沉淀。用力攪拌懸浮液1小時(shí)，此時(shí)通過(guò)注射器吸取20ml逐滴加到裝有2-(3，5-二-溴甲基-苯基)-(1，3，2)二噁硼烷(2.865g，8.2mmol)和乙腈(50ml)的250ml圓底燒瓶中。在室溫下將混合物攪拌12小時(shí)。安裝回流冷凝器以及真空接頭，加熱反應(yīng)混合物，讓它在氬氣氣氛中回流2小時(shí)。在真空條件下除掉乙腈，通過(guò)快速色譜(EtOAC∶己烷2∶1)純化殘?jiān)?。除去溶劑，獲得白色固體的黃色油懸浮液，在用薄層色譜分析時(shí)，不表現(xiàn)為起始材料?？梢允褂煤?，3-丙二醇的半成品混合物，而不需進(jìn)一步純化。
該化合物用于實(shí)施例31中。
實(shí)施例314-N-(芐基-3-(二甲基)硼酸酯)-7-N-(芐基-3-(1，3，2))二噁硼烷-2-基)-5-甲氧基-丙醇-4，7-二溴代菲羅林(4，7-PHEN-m-BBVOH) 讓來(lái)自實(shí)施例30的物質(zhì)留在帶側(cè)臂的100ml圓底燒瓶中，為燒瓶裝上磁力攪拌棒和回流冷凝器。向燒瓶中裝入4-N-(芐基-3-(二甲基)硼酸酯)4，7-溴代菲羅林(4，7-Phen-m-BV)(0.797，1.88mmol)、DMF(4ml)、以及CH3OH(3ml)。將懸浮液加熱到100℃達(dá)48小時(shí)，在整個(gè)反應(yīng)過(guò)程中要將其保持在氬氣的覆蓋之下。在氬氣氣氛中將反應(yīng)混合物冷卻到室溫，持續(xù)攪拌。用插管將懸浮液導(dǎo)入冰冷的二乙醚(100ml)中，讓它們沉淀1小時(shí)以上。用插管將上清液導(dǎo)入另一容器中，用THF(50ml)搗碎米/紅色殘?jiān)?。?0℃條件下超聲波處理化合物120分鐘，用二乙醚(3×50ml)洗滌所得細(xì)粉。在氬氣氣氛中用玻璃燒結(jié)的漏斗收集固體，讓它在減壓條件下干燥(0.929g，產(chǎn)率49.4％)。
該化合物用于實(shí)施例34。
實(shí)施例32對(duì)下述雙組分系統(tǒng)進(jìn)行熒光光譜分析利用了HPTS-MA的4-N-(芐基-3-硼酸)-7-N-(芐基-4-乙烯基)-4，7-溴氯代菲羅林(4，7-PHEN-m-SBBV)的薄膜共聚物水凝膠
根據(jù)實(shí)施例17的過(guò)程測(cè)量熒光。
利用緩沖液建立基線值441(熒光強(qiáng)度)。停止蠕動(dòng)泵，把泵送液體換成溶于pH為7.4的磷酸鹽緩沖液中的400mg/dl葡萄糖。對(duì)應(yīng)于信號(hào)增加2.7％，熒光強(qiáng)度增加12個(gè)單位，數(shù)值達(dá)453。重復(fù)溶液變換過(guò)程。將溶液換回溶解在pH為7.4的磷酸鹽緩沖液中的400mg/dl葡萄糖。緩沖液給出基線值443。對(duì)應(yīng)于信號(hào)增加3.2％，熒光強(qiáng)度增大14個(gè)單位，達(dá)到457。最后，將pH為7.4的磷酸鹽緩沖液泵送過(guò)系統(tǒng)，獲得基線446。
可在圖11中看到這些結(jié)果。
實(shí)施例33合成4，7-N，N-雙(芐基-3-硼酸)-4-7-二溴代菲羅林(4，7-PHEN-m-BBV)在氬氣氣氛中讓裝有磁力攪拌棒和回流冷凝器的烘箱烘干的100ml圓底燒瓶冷卻，裝入4，7-phen-m-BV(0.814g，1.92mmol)和3-溴甲基苯基硼酸(1.77g，8.24mmol)。用氬氣吹掃系統(tǒng)，裝入干DMF(35ml)。在氬氣覆蓋下將懸浮液加熱到80℃長(zhǎng)達(dá)48小時(shí)。讓混合物在氬氣氣氛中冷卻到室溫，滴入含1M HCl(10滴)的冰冷二乙醚∶丙酮(1∶1，500ml)。濾出沉淀，用冷丙酮洗滌多次，接著在減壓條件下干燥。產(chǎn)率0.913g，1.50mmol(78％)。1H-NMR(250MHz，CD3OD，ppm)6.526(s，4H)，7.668(m，4H)，7.426(m，4H)，8.660(q，2H，J＝4.5Hz)，9.833(d，2H，J1＝6Hz)，9.117(s，2H)，10.387(d，2H，J＝9Hz)。11B-NMR(80MHz，CD3OD，ppm)30(s，寬)。該化合物可淬滅實(shí)施例28的染料，并能對(duì)葡萄糖作出響應(yīng)。
可按照實(shí)施例17的過(guò)程評(píng)價(jià)該化合物。其Stern-Volmer淬滅常數(shù)為2589M-1。
利用180mg/dl測(cè)量葡萄糖響應(yīng)，熒光強(qiáng)度由257變?yōu)?91。
實(shí)施例34合成4-N-(芐基3-(硼酸)-7-N〔芐基-3-(亞甲基)-(1-氧-3(氧芐基乙烯基)-丙烷)-5-硼酸〕-4，7-二溴菲羅林為裝有磁力攪拌棒的烘箱烘干的100ml圓底燒瓶裝入4，7-phen-m-BBVOH(0.491g，0.641mmol)和4-乙烯基芐氯(0.137g，0.9mmol)。將新活化的NaH(0.048g，2mmol)懸浮在DMF(10ml)中，然后用插管導(dǎo)入該100ml的燒瓶中。在室溫下將混合物攪拌46小時(shí)，然后用丙酮(30ml)和1M的HCl(10滴)淬滅，讓它靜置過(guò)夜(～20小時(shí))。將該懸浮液滴入冷二乙醚(200ml)中，讓沉淀穩(wěn)定。離心后去掉上清液，將殘?jiān)芙獾阶钌倭康募状贾?。加入丙酮∶二乙?1∶1，20ml)，將沉淀保持在4℃過(guò)夜。過(guò)濾懸浮液，用二乙醚洗滌多次，然后在減壓條件下干燥。產(chǎn)率0.201g，0.247mmol，38.5％)。1H-NMR(500MHz，D2O，ppm)1.73(d，2H)，3.581(d，2H)，3.707(d，2H)，4.7(s，4H)，5.565(d，1H)，6.090(d，1H)，6.554(m，8H)，6.980(dd，1H)，7.66(m，7H)，8.150(d，1H)，8.737(d，1H)，8.804(d，1H)，9.261(d，1H)，9.5 15(d，1H)，9.605(d，1H)，10.024(d，1H)。11B-NMR(80MHz，CD3OD，ppm)30(s，寬)。該化合物可以淬滅實(shí)施例28的染料，并能對(duì)葡萄糖作出響應(yīng)。
實(shí)施例354，4’-N，N-雙-〔芐基-(3-溴甲基)-5-(硼酸)〕-二溴聯(lián)吡啶(m-BBVBBr)的制備在氬氣氣氛中讓裝有磁力攪拌棒的烘箱烘干的100ml圓底燒瓶冷卻，裝入4，4’-聯(lián)吡啶(0.394g，2.52mmol)和2-(3，5-二-溴甲基-苯基)-〔1，3，2〕二噁硼烷(2.63g，7.56mmol)，用隔膜板密封。用氬氣吹掃燒瓶，裝入N，N-二甲基甲酰胺(10ml)。在室溫下將溶液攪拌72小時(shí)，然后借助塑料插管將所得懸浮液導(dǎo)入丙酮∶二乙醚溶液(1∶1，300ml)中。通過(guò)氣敏燒結(jié)漏斗過(guò)濾出沉淀，在氬氣的覆蓋下用二乙醚洗滌多次。在減壓條件下讓淺黃色固體干燥，并在氬氣的氣氛中離析。產(chǎn)率1.632g，1.92mmol，76％。
該化合物用于實(shí)施例36中。
實(shí)施例364，4’-N，N-雙-〔芐基-(3-亞甲基-4-乙烯基-溴代吡啶)-5-(硼酸)-二溴聯(lián)吡啶(m-BBVBP)的合成在氬氣氣氛中讓裝有磁力攪拌棒和回流冷凝器的烘箱烘干的50ml圓底燒瓶冷卻，裝入m-BBVBBr(500mg，0.587mmol)。將該固體溶解在最少量的無(wú)水CH3OH(6ml)中，通過(guò)側(cè)臂加入4-乙烯基吡啶(63g，0.60mmol)。在室溫下攪拌該溶液15小時(shí)，然后加熱，回流6小時(shí)。再次加入4-乙烯基吡啶(63mg，0.60mmol)，讓混合物回流4天。在氬氣氣氛中讓深綠色溶液冷卻至室溫，真空條件下除掉CH3OH。用丙酮∶水(40∶1)以及1M的HCl(5滴)4×30ml用力攪拌原油10分鐘，輕輕倒出上清液。利用沸騰的甲醇∶乙醇(1∶1，50ml)讓殘?jiān)俳Y(jié)晶，產(chǎn)生深綠色晶體。將固體收集到燒結(jié)漏斗上，用冰冷的乙醇(在水中占95％)和二乙醚洗滌。接著在減壓條件下干燥，獲得豆綠色粉末。產(chǎn)率0.446g，0.506mmol，86％。1H-NMR(500MHz，D2O，ppm)5.87(m，2H)，6.055(m，8H)，6.400(m，2H)，7.44(d，2H)，7.899(m，6H)，8.612(d，8H)，9.225(d，8H)。11B-NMR(80MHz，CD3OD，ppm)30ppm(s，寬)。
該化合物用于實(shí)施例37和40。
實(shí)施例37雙組分系統(tǒng)m-BBVBP與HPTS-CO2MA水凝膠的薄膜共聚物為10ml體積的燒瓶裝入2-羥乙基甲基丙烯酸酯(3.525g，27.08mmol)、m-BBVBP(0.617mg，7.5×10-4mmol)、聚二甲基丙烯酸乙二醇酯(1.11g，1.11mmol)、2，2’-偶氮雙(2-(2-咪唑啉-2-基)丙烷)二氫氯(0.025g，0.077mmol)、以及HPTS-CO2MA(1.26mg，1.5×10-3mmol)；用甲醇∶水(1∶1，V/V)填充到10ml的標(biāo)志處。在渦流混合器上用力攪拌該溶液之后，將其轉(zhuǎn)移到50ml的圓底燒瓶?jī)?nèi)，用橡膠隔膜板密封燒瓶。用氬氣為它脫氧20分鐘。通過(guò)注射器吸取該感壓溶液，用橡膠塞蓋住針頭。然后將它連同實(shí)施例16中描述的聚合腔一起轉(zhuǎn)移到充滿氬氣的手套箱中。
將綠色薄膜存儲(chǔ)在pH為7.4的磷酸鹽緩沖液中，直至用于實(shí)施例38。
實(shí)施例38對(duì)以下雙組分系統(tǒng)進(jìn)行熒光光譜分析利用了HPTS-CO2MA的4，4’-N，N-雙-〔芐基-(3-亞甲基-4-乙烯基-溴代吡啶)-5-(硼酸)-二溴聯(lián)吡啶依照實(shí)施例12的過(guò)程測(cè)量熒光。
利用Perkin-Elmer LS50B軟件的時(shí)間驅(qū)動(dòng)函數(shù)，每隔10秒采集積分時(shí)間為2秒的熒光強(qiáng)度讀數(shù)。將激發(fā)頻率設(shè)為463nm，發(fā)射頻率設(shè)定為518nm。激發(fā)狹縫寬度設(shè)為15nm，發(fā)射狹縫寬度設(shè)為4.3nm。利用緩沖液建立基線值451(熒光強(qiáng)度)。停止蠕動(dòng)泵，將泵送溶液改為溶解在pH7.4的磷酸鹽緩沖液中的360mg/dl的葡萄糖。對(duì)應(yīng)于信號(hào)增加1.6％，熒光強(qiáng)度增加29個(gè)單位，達(dá)到值458。重復(fù)溶液切換過(guò)程。緩沖液給出期望的基線451。
實(shí)施例39單組分聯(lián)吡啶鎓鹽傳感器HPTS-BV(a)--在氬氣氣氛中讓安裝了磁力攪拌棒的烘箱烘干的圓底燒瓶冷卻，裝入4-氯甲基苯酰氯(1.89g，10mmol)，用橡膠隔膜板密封。加入二氯甲烷(25ml)，攪拌溶液，讓它在冰水浴中冷卻。逐滴加入1，3-丙烷阱(0.89g，12mmol)，立即產(chǎn)生白色沉淀。在氬氣氣氛中在介質(zhì)燒結(jié)玻璃過(guò)濾器上收集白色固體，用冷二氯甲烷洗滌。在真空條件下干燥白色固體(100微托，3小時(shí))，得到2.61克(產(chǎn)率99％)的4-氯甲基苯酰-(1-氨丙基-3-氯化銨)。1H-NMR(500MHz，D2O，ppm)1.7-1.8(m)，2.5，2.8(t)，3.3(q)，4.8(s)，7.5(d)，7.8(d)，8.6(t)。
(b)(m-BV)--在氬氣氣氛中讓安裝了磁力攪拌棒的烘箱烘干的圓底燒瓶冷卻，裝入3-溴甲基苯硼酸(0.64g，3mmol)，用橡膠隔膜板密封。加入THF(50ml)，獲得略為渾濁的黃色溶液。在氬氣氣氛中讓安裝了磁力攪拌棒的烘箱烘干的第二圓底燒瓶冷卻，裝入4，4’-聯(lián)吡啶(1.87g，12mmol)，用橡膠隔膜板密封。借助雙頭針加入THF(5ml)，攪拌幾分鐘后，往3-溴甲基苯基硼酸溶液中逐滴加入溶解在THF中的4，4’-聯(lián)吡啶。30分鐘后開(kāi)始形成黃色沉淀，讓溶液在室溫下靜置過(guò)夜，形成大量沉淀。然后對(duì)溶液進(jìn)行離心，借助雙頭針轉(zhuǎn)移上清液。用THF(3×10ml)洗滌黃色固體，然后在真空條件下干燥(100微托，3小時(shí))，獲得0.88克(79％的產(chǎn)率)mBV。1H-NMR(500MHz，CD3OD，ppm)5.9(s)，7.46(m)，7.6(m)，8.0(m)，8.5，8.7，9.2；11B-NMR(250MHz，CD3OD，ppm)30.8。
(c)m-ABBV--在氬氣氣氛中讓安裝了磁力攪拌棒的烘箱烘干的圓底燒瓶冷卻，裝入4-氯甲基苯酰-(1-氨丙基-3-氯化銨)(263mg，1mmol)，用橡膠隔膜板密封。加入甲醇(30ml)，攪拌溶液。將mBV(371mg，1mmol)溶解在甲醇(10ml)中，然后將其逐滴加入到含4-氯甲基苯酰-(1-氨丙基-3-氯化銨)的溶液中。將溶液加熱到回流。48小時(shí)后，在氬氣的氣氛中讓溶液冷卻到室溫。利用注射器取出10ml溶液，讓它在丙酮(100ml)中沉淀。輕輕倒出上清液，收集白色沉淀，讓它在真空條件下干燥，得到44mg m-ABBV。1H-NMR(500MHz，D2O，ppm)2.1，2.2，3.45，4.9，6.0，7.6，8.6，9.2。11B-NMR(250MHz，CD3OD，ppm)31.7。
(d)AIO--在氬氣氣氛中讓安裝了磁力攪拌棒的烘箱烘干的圓底燒瓶冷卻，裝入m-ABBV(44mg，0.075mmol)，用橡膠隔膜板密封。加入甲醇(10ml)，接著加入水(2ml)。加入K2CO3，然后攪拌溶液。將1-醋酸基-3，6，8-三磺酰氯(醋酸基-HPTS-Cl)(38mg，0.068mmol)溶解到甲醇(15ml)中，得黃色懸浮液，加入丙酮(5ml)，得均質(zhì)溶液。借助注射器向m-ABBV中逐滴加入(醋酸基-HPTS-C1)溶液。溶液立即變成紅色，靜置幾分鐘后，有沉淀形成。讓溶液在室溫下靜置過(guò)夜，然后轉(zhuǎn)移到離心管中。離心后，將上清液轉(zhuǎn)移到圓底燒瓶中，在旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器上濃縮。通過(guò)與乙腈的協(xié)同蒸發(fā)作用除掉殘余的水，在真空條件下讓所得黑色固體干燥，得到55mg(70％產(chǎn)率)8-醋酸基-1-m-ABBV-芘-3，6-雙磺酸(AIO)。1H-NMR(500MHz，D2O，ppm)2.01-2.08，2.14，2.8，3.1，3.4，5.7，5.88，7.45；7.55，7.7，7.8，7.99，8.07，8.17，8.6，8.7，8.8，8.9，9.05。
(e)然后將最后的離析物用于實(shí)施例17所述的葡萄糖研究。實(shí)現(xiàn)在25ml體積的燒瓶中制備5×10-4M的AIO儲(chǔ)備溶液，但要在用pH為7.4的磷酸鹽緩沖液(離子強(qiáng)度為0.1)徹底稀釋之前讓溶液變?yōu)閴A性(pH為10)，以保證除掉所有的醋酸保護(hù)基。然后將溶液調(diào)回pH7.4，稀釋到25ml。接著利用5×10-5M的儲(chǔ)備溶液制備出7份葡萄糖量不同的5ml樣品。在Perkin-Elmer LS50-B熒光分光光度計(jì)上利用以下設(shè)定進(jìn)行分析激發(fā)波長(zhǎng)463nm發(fā)射波長(zhǎng)范圍450-650nm激發(fā)狹縫寬度15nm發(fā)射狹縫寬度15nm發(fā)射濾光器1％T衰減器掃描速度100nm/sec該化合物對(duì)葡萄糖具有很高的響應(yīng)性。加入18mg/dl可讓信號(hào)從827增加到908。參見(jiàn)圖14。由于材料被少量葡萄糖飽和，因此加入更濃的葡萄糖濃液也不會(huì)讓熒光強(qiáng)度產(chǎn)生任何額外變化。
實(shí)施例40
雙組分系統(tǒng)m-BBVBP與HPTS MA的薄膜共聚物為10ml體積的燒瓶裝入2-羥乙基甲基丙烯酸酯(3.525g，27.08mmol)、m-BBVBP(12.3mg，0.015mmol)、聚二甲基丙烯酸乙二醇酯(1.11g，1.11mmol)、2，2”-偶氮雙(2-(2-咪唑啉-2-基)丙烷)二氫氯(0.025g，0.077mmol)、以及HPTS MA(1.32mg，1.5×10-3mmol)。用甲醇∶水(1∶1，V/V)將它填充到10ml的標(biāo)志處。在用渦流混合器用力攪拌該溶液后，將它轉(zhuǎn)移到50ml的錐形圓底燒瓶中，用橡膠隔膜板密封燒瓶；用氬氣脫氧20分鐘。用注射器吸取感壓溶液，為針頭蓋上橡膠塞。然后將它連同聚合腔一起轉(zhuǎn)移到充滿氬氣的手套箱中*。(*見(jiàn)實(shí)施例11)。在氬氣的氣氛中，將注射器連接到聚合腔上，把溶液注入池中充滿整個(gè)腔室。用LUER-LOCK塞封住腔室，把它們封到兩層ZIPLOC冷凍袋中。將腔室轉(zhuǎn)移到40℃的烘箱中，加熱10小時(shí)。從烘箱中取出聚合腔，讓它達(dá)到室溫。把它拆開(kāi)，用pH為8的NaOH溶液浸析4小時(shí)。然后將薄膜儲(chǔ)存在pH為7.4的磷酸鹽緩沖液中，直至用于實(shí)施例41中的分析。
實(shí)施例41對(duì)以下雙組分系統(tǒng)進(jìn)行熒光光譜分析利用了HPTS-MA的4，4’-N，N-雙-〔芐基-(3-亞甲基-4-乙烯基-溴代吡啶)-5-(硼酸)-二溴聯(lián)吡啶(m-BBVBP)的薄膜共聚物水凝膠分析過(guò)程參見(jiàn)實(shí)施例12。
用蠕動(dòng)泵讓pH為7.4的磷酸鹽緩沖液(離子強(qiáng)度0.1)以每分鐘30ml的速率循環(huán)過(guò)流通池。利用Perkin-Elmer LS50B軟件的時(shí)間驅(qū)動(dòng)函數(shù)每隔10秒采集熒光強(qiáng)度讀數(shù)。利用脈沖函數(shù)(每次2秒)照射樣品，每隔10分鐘捕捉積分時(shí)間為2秒的讀數(shù)。激發(fā)頻率設(shè)為475nm，發(fā)射頻率設(shè)定為525nm。激發(fā)狹縫寬度為15nm，發(fā)射狹縫寬度設(shè)為4nm。利用緩沖液建立基線值464(熒光強(qiáng)度)。停止蠕動(dòng)泵，把泵送溶液改為溶解在pH7.4的磷酸鹽緩沖液中的360mg/dl的葡萄糖。對(duì)應(yīng)于信號(hào)增加6.3％，熒光強(qiáng)度增加29個(gè)單位，達(dá)到值493。重復(fù)切換溶液的過(guò)程。緩沖液給出期望的基線值464。在變回溶解在pH為7.4的磷酸鹽緩沖液中的100mg/dl的葡萄糖溶液后，對(duì)應(yīng)于信號(hào)增加4.3％，熒光強(qiáng)度增加20個(gè)單位，達(dá)到484。最后，在將緩沖液泵送過(guò)系統(tǒng)時(shí)，基線跌到期望的基線值464。
結(jié)果參見(jiàn)圖14。
雖然在此僅示出并描述了本發(fā)明的幾個(gè)實(shí)施例，但對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)顯而易見(jiàn)的是，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可對(duì)監(jiān)測(cè)含多羥基的有機(jī)分析物、主要是監(jiān)測(cè)體內(nèi)葡萄糖的葡萄糖傳感器及其組分作出各種改進(jìn)和變化，所述組分包括熒光染料、淬滅劑和最佳聚合物基質(zhì)。因此試圖認(rèn)為借此實(shí)現(xiàn)了落在所附權(quán)利要求范圍內(nèi)的所有改進(jìn)和變化。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)方法，用于在430和600nm的檢測(cè)范圍內(nèi)對(duì)作為分析物的多羥基取代的有機(jī)分子進(jìn)行體內(nèi)檢測(cè)，所述方法包括A.獲得熒光團(tuán)染料D，它能與分析物溶液共存，其中D選自(a)D1，它是具有以下特性的一種熒光團(tuán)染料i.熒光團(tuán)，ii.在超過(guò)430且小于600nm的范圍內(nèi)激發(fā)，iii.分析條件下能耐受光漂白，iv.斯托克斯偏移約為或大于30nm，v.能與所述分析物溶液共存，其中所述vi.染料D1能被甲基聯(lián)吡啶鎓鹽淬滅，產(chǎn)生能通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量的大于或等于50的表觀Stern-Volmer淬滅常數(shù)(Ksv)，其中熒光團(tuán)染料D1是中性或者帶負(fù)電的，它是(i)分子量為1000道爾頓或以上的分散性化合物，前提是如果染料被帶負(fù)電的基團(tuán)取代，其分子量就在500道爾頓或以上；(ii)水溶性或水分散性聚合物中的側(cè)基或鏈單元，該聚合物的分子量約大于10000道爾頓，以及任選的是所述聚合物通過(guò)非共價(jià)鍵與水不溶性聚合物基質(zhì)M1聯(lián)合，它以物理方式固定在所述聚合物基質(zhì)M1內(nèi)，其中所述聚合物基質(zhì)M1可讓所述分析物溶液透過(guò)，或與之接觸；以及任選的是，在D1帶負(fù)電荷且聚合物被固定為與陽(yáng)離子性的水溶性聚合物組成的絡(luò)合物時(shí)，形成的所述絡(luò)合物對(duì)所述分析物溶液是可透的，或者與之接觸；D2是具有以下特性的熒光團(tuán)染料i.熒光團(tuán)，ii.能在超過(guò)430且小于800nm的范圍內(nèi)激發(fā)，iii.斯托克斯偏移約等于或大于30nm，iv.分析條件下能耐受光漂白，v.能與所述分析物溶液共存，其中所述vi.所述染料D2能被甲基聯(lián)吡啶鎓鹽淬滅，產(chǎn)生大于或等于50的表觀Stern-Volmer淬滅常數(shù)(Ksv)，其中D2通過(guò)共價(jià)鍵與不溶性聚合物基質(zhì)M1鍵和，其中所述聚合物基質(zhì)M1可讓所述分析物溶液透過(guò)，或者與之接觸；其中所述熒光團(tuán)染料D2是以下結(jié)構(gòu)的一部分M1-L1-D2，前提是D2是多官能團(tuán)的，它在一個(gè)、兩個(gè)或三個(gè)位點(diǎn)與基質(zhì)M1鍵和；L1是水解穩(wěn)定的共價(jià)鍵聯(lián)接基團(tuán)，它選自直接鍵和的具有1到8個(gè)碳原子的低級(jí)亞烴基，任選的是它被選自以下物質(zhì)的一種或多種二價(jià)連接基團(tuán)封端或者包括這些基團(tuán)磺酰胺，酰胺，酯，醚，硫化物，砜，次苯基，脲烷，脲和胺，以及B.與含硼酸的淬滅劑部分Q結(jié)合，其中Q包括以下物質(zhì)具有能與所述分析物溶液共存之特性的共軛含氮雜環(huán)芳香族聯(lián)鎓鹽，Q在出現(xiàn)所述分析物時(shí)產(chǎn)生可測(cè)得到的染料發(fā)光變化，它選自(i)淬滅劑Q1，它是分子量約400道爾頓或以上的分散性化合物，或者它是分子量大于10000道爾頓的水溶性或水分散性聚合物中的側(cè)基或者鏈單元，任選的是所述聚合物通過(guò)非共價(jià)鍵與任選存在的聚合物基質(zhì)M1連接，它通過(guò)物理方式固定在所述聚合物基質(zhì)中，或者任選的是所述聚合物被固定成與帶負(fù)電的水溶性聚合物組成的絡(luò)合物，或者(ii)淬滅劑Q2，它通過(guò)連接基L2以共價(jià)鍵與M1或者與第二個(gè)不溶于水的聚合物基質(zhì)M2鍵和，產(chǎn)生M2-L2-Q2，其中L2選自直接鍵合的具有1到8個(gè)碳原子的低級(jí)亞烴基，任選的是它被選自以下物質(zhì)的一種或多種二價(jià)連接基團(tuán)封端或者包括這些基團(tuán)磺酰胺，酰胺，季銨鹽，吡啶，酯，醚，硫化物，砜，次苯基，脲，硫脲，脲烷，或胺，其中所述淬滅劑Q1或Q2與所述熒光團(tuán)染料D1或D2在分子級(jí)的水平混合，前提是當(dāng)Q2是多官能團(tuán)時(shí)，它在一個(gè)或兩個(gè)位置與基質(zhì)M2連接。C.在體內(nèi)讓含分析物的生理液體與染料和淬滅劑接觸，并讓激發(fā)光源與檢測(cè)器耦合；D.約在430到600nm的范圍內(nèi)產(chǎn)生可檢測(cè)并可定量的信號(hào)；以及E.測(cè)定所述生理液體中的所述多羥基取代的分析物的濃度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述染料D1選自具有以下結(jié)構(gòu)的嘧胺衍生物 其中其中R1、R2和R3每個(gè)都是-NH-CH2-CH2(-O-CH2-CH2)n-X1；其中X1選自-OH，-OCH3，-CO2H，-CONH2，-SO3H，或者-NH2；和n介于約70到10000之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述D1選自具有以下結(jié)構(gòu)的嘧胺衍生物 其中其中R1、R2和R3每個(gè)都是-NH-CH2-CH2(-O-CH2-CH2n)-X1；其中X1選自-OH，-OCH3，-CO2H，-CONH2，-SO3H，或者-NH2，n約為100到10000。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述染料D1或D2是由具有以下結(jié)構(gòu)的嘧胺衍生物制備得到的 或者是由選自以下結(jié)構(gòu)的染料單體制備得到的 其中R4＝-H，以及R5選自-R6-NH-(C＝O)-(C＝CH2)-R7，-R6-O-(C＝O)-(C-R7＝CH2)，或-CH2-C6H4-CH＝CH2或者-CH2-CH＝CH2，其中R6是2到6個(gè)碳原子的低級(jí)亞烴基，其中R7是-H，或者-CH3以及Z是封端基團(tuán)，它可通過(guò)水解來(lái)去除，它選自-(C＝O)-R8-Y其中R8是帶有1到4個(gè)碳原子的低級(jí)亞烴基，Y選自-H，-OH，-CO2H，-SO3H，-(C＝O)-NH-R9，或者-CO2-R9，其中R9是帶有1到4個(gè)碳原子的低級(jí)亞烴基。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述淬滅劑Q1和Q2的前體選自由以下基團(tuán)組成的組中 或 其中(V)2+是選自以下物質(zhì)的異構(gòu)體的含氮共軛雜環(huán)芳族基團(tuán)聯(lián)吡啶，乙撐聯(lián)吡啶，苯撐聯(lián)吡啶，菲羅啉，或者二氮雜芴；其中Z1或者Z2任一個(gè)也是選自以下基團(tuán)的可聚合的烯鍵式不飽和基(i)-R10-CO2-C(R11)＝CH2，-R10-NH-(C＝O)-C(R2)＝CH2，或者-CH2-C6H4-CH＝CH2，在此R10是2到6個(gè)碳原子的低級(jí)亞烴基或者羥基亞烴基，其中R11＝-H或者-CH3；或者(ii)配合基選自-R12-Z3其中R12是-CH2C6H4-或者2到6個(gè)碳原子的亞烴基，而Z3是-OH，-SH，-CO2H，或者-NH2。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述前體選自 其中X是氯化物、溴化物或者它們的組合。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在子步驟B中，Q1或Q2是由選自以下物質(zhì)的前體制備的 其中V3和Z4或者Z5是2，3或者4-(CH＝CH2)-吡啶；-N-(CH2)w-O(C＝O)C(CH3)＝CH2；-O-(CH2)w-O-CH2-(CH＝CH2)；-O-(CH2)w-O-(C＝O)CH(＝CH2)；以及-O-(CH2)w-O-(C＝O)C(CH3)＝CH2；w是2到6的整數(shù)，或者Z4和Z5的定義與上面1Z和Z2的相同。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在子步驟A中，熒光團(tuán)是D1。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在子步驟A中，熒光團(tuán)是D2。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在子步驟B中，淬滅劑Q是Q1。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在子步驟A中，D是D1，在子步驟B中，Q是Q1。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在子步驟A中，熒光團(tuán)D1選自具有以下結(jié)構(gòu)的嘧胺衍生物 其中n約介于70到200之間。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在子步驟A中，聚合染料D2的前體是 在步驟B中，淬滅劑是由以下物質(zhì)制備的 或 其中X是溴化物或氯化物。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中多羥基取代的有機(jī)分子是選自葡萄糖和果糖的糖。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中染料D1選自以下物質(zhì) 其中n約在70到200之間。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述淬滅劑Q2是由一種淬滅劑前體制備得到的，而該前體選自以下基團(tuán) 其中X是溴化物或者氯化物。
17.一種光學(xué)裝置，用于在大約430到600nm的檢測(cè)范圍內(nèi)對(duì)作為分析物的多羥基取代的有機(jī)分子進(jìn)行體內(nèi)檢測(cè)，該裝置包括A.熒光團(tuán)染料D，它能與分析物溶液共存，其中D選自(a)D1，它是具有以下特性的一種熒光團(tuán)染料i.熒光團(tuán)，ii.在超過(guò)430且小于600nm的范圍內(nèi)激發(fā)，iii.分析條件下能耐受光漂白，iv.斯托克斯偏移約等于或大于30nm，v.能與所述分析物溶液共存，其中所述vi.染料D1能被甲基聯(lián)吡啶鎓鹽淬滅，產(chǎn)生可實(shí)驗(yàn)測(cè)量的大于或等于50的表觀Stern-Volmer淬滅常數(shù)(Ksv)，其中熒光團(tuán)染料D1是中性或者帶負(fù)電，它是(i)分子量為1000道爾頓或以上的分散性化合物，前提是如果染料被帶負(fù)電的基團(tuán)取代，其分子量就在500道爾頓或以上；(ii)水溶性或水分散性聚合物中的側(cè)基或鏈單元，該聚合物的分子量約大于10000道爾頓，以及任選的是所述聚合物通過(guò)非共價(jià)鍵與水不溶性聚合物基質(zhì)M1聯(lián)合，它以物理方式固定在所述聚合物基質(zhì)M1內(nèi)，其中所述聚合物基質(zhì)M1可讓所述分析物溶液透過(guò)，或與之接觸；以及任選的是，在D1帶負(fù)電荷且聚合物被固定為與陽(yáng)離子性的水溶性聚合物組成的絡(luò)合物時(shí)，形成的所述絡(luò)合物對(duì)所述分析物溶液是可透的，或者與之接觸；(b)D2是具有以下特性的熒光團(tuán)染料i.熒光團(tuán)，ii.能在超過(guò)430且小于800nm的范圍內(nèi)激發(fā)，iii.Stoke偏移約等于或大于30nm，iv.分析條件下能耐受光漂白，v.能與所述分析物溶液共存，其中vi.所述染料D2能被甲基聯(lián)吡啶鎓鹽淬滅，產(chǎn)生大于或等于50的表觀Stern-Volmer淬滅常數(shù)(Ksv)，其中D2通過(guò)共價(jià)鍵與不溶性聚合物基質(zhì)M1鍵和，其中所述聚合物基質(zhì)M1可讓所述分析物溶液透過(guò)，或者與之接觸；其中所述熒光團(tuán)染料D2是以下結(jié)構(gòu)的一部分M1-L1-D2，前提是D2是多官能團(tuán)的，它在一個(gè)、兩個(gè)或三個(gè)位點(diǎn)與基質(zhì)M1鍵和；L1是水解穩(wěn)定的共價(jià)鍵連接基團(tuán)，它選自直接鍵和的具有1到8個(gè)碳原子的低級(jí)亞烴基，任選的是它被選自以下物質(zhì)的一種或多種二價(jià)連接基團(tuán)封端或者包括這些基團(tuán)磺酰胺，酰胺，酯，醚，硫化物，砜，次苯基，脲烷，脲，胺，以及B.含硼酸的淬滅劑部分Q，其中Q由以下物質(zhì)組成具有能與所述分析物溶液共存之特性的共軛含氮雜環(huán)芳香族聯(lián)鎓鹽，Q在出現(xiàn)所述分析物時(shí)產(chǎn)生可測(cè)的染料發(fā)光變化，它選自(i)淬滅劑Q1，它是分子量約為400道爾頓或以上的分散性化合物，或者它是分子量大于10000道爾頓的水溶性或水分散性聚合物中的側(cè)基或者鏈單元，任選的是所述聚合物通過(guò)非共價(jià)鍵與任選存在的聚合物基質(zhì)M1聯(lián)接，它通過(guò)物理方式固定在所述聚合物基質(zhì)中，或者任選的是所述聚合物被固定成與帶負(fù)電的水溶性聚合物組成的絡(luò)合物，或者(ii)淬滅劑Q2，它通過(guò)連接基L2以共價(jià)鍵與M1或者與第二個(gè)不溶于水的聚合物基質(zhì)M2鍵和，產(chǎn)生M2-L2-Q2，其中L2選自直接鍵構(gòu)成的具有1到8個(gè)碳原子的低級(jí)亞烴基，任選的是它被選自以下物質(zhì)中的一種或多種二價(jià)連接基團(tuán)封端或者包括這些基團(tuán)磺酰胺，酰胺，季銨鹽，吡啶，酯，醚，硫化物，砜，次苯基，脲，硫脲，脲烷，或胺，其中所述淬滅劑Q1或Q2與所述熒光團(tuán)染料D1或D2在分子級(jí)的水平混合，前提是當(dāng)Q2是多官能團(tuán)時(shí)，它在一個(gè)或多個(gè)位置與基質(zhì)M2連接。其中，當(dāng)染料和淬滅劑與體內(nèi)含分析物的生理液體接觸時(shí)，它與和檢測(cè)器耦合的激發(fā)光源接觸；C.約在430到600nm的范圍內(nèi)產(chǎn)生可檢測(cè)并可定量的信號(hào)；以及D.測(cè)定所述生理液體中的所述多羥基取代的分析物的濃度，其中染料D組分和淬滅劑Q組分可固定或者連接在聚合物基質(zhì)M1、M2上，或者是其組合上，以及所述裝置可周期性或連續(xù)地測(cè)量含多羥基的分子的濃度。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，其中所述染料選自權(quán)利要求2、3和4中所描述的染料。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，其中所述淬滅劑選自權(quán)利要求6、7和16中所描述的猝滅劑。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，其中所述聚合物基質(zhì)由選自HPTS-MA和HPTS-CO2-MA的單體制備。
21.根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，其中所述淬滅劑選自權(quán)利要求2、3、4、6、7和16中所描述的猝滅劑，其中所述聚合物由選自HPTS-CO2-MA和HPTS-MA的單體來(lái)制備。
22.根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，其中所述染料是權(quán)利要求2所述的染料，其中權(quán)利要求16所述的淬滅劑選自 其中聚合物是HPTS-MA。
23.一種組合物，它選自以下結(jié)構(gòu)的化合物 或 其中(V)2+是選自以下物質(zhì)的異構(gòu)體的含氮共軛雜環(huán)芳族基團(tuán)聯(lián)吡啶，乙撐聯(lián)吡啶，苯撐聯(lián)吡啶，菲羅啉，或者二氮雜芴；其中兩個(gè)氮原子都位于不同的芳環(huán)上，氮原子在環(huán)上的所有位置都能形成季鹽；以及Z1或者Z2任一個(gè)是選自以下基團(tuán)的可聚合的烯鍵式不飽和基-R15-CO2-C(R16)＝CH2，-R15-NH-(C＝O)-C(R16)＝CH2，-CH2-C6H4-CH＝CH2；R15是2到6個(gè)碳原子的低級(jí)亞烴基或者羥基亞烴基，R16＝-H或者-CH3；或者是選自-R17-Z3的配合基，其中R17是-CH2C6H4-或者2到6個(gè)碳原子的亞烴基，而Z3選自-OH，-SH，-CO2H，或者-NH2-。
24.一種組合物，所述組合物包括能響應(yīng)葡萄糖的聚合物組合，它本身包括可被430-800nm的光激發(fā)的熒光團(tuán)，該熒光團(tuán)易被聯(lián)吡啶鎓鹽淬滅；作為淬滅劑的聯(lián)吡啶鎓鹽，它至少包括一個(gè)硼酸官能團(tuán)；以及可讓葡萄糖透過(guò)的聚合物基質(zhì)。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的組合物，其中所述熒光團(tuán)是N，N’，N”-三-(1-氨乙基-2-聚乙二醇(n～125)-甲氧基)-8-羥基芘-1，3，6-三磺酰胺，或者是N，N’，N”-三-(1-氨丙基-3-甲基丙烯酰胺丙基)-8-醋酸基-芘-1，3，6-三-磺酰胺的聚合物。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的組合物，其中所述包括硼酸官能團(tuán)的聯(lián)吡啶鎓鹽是4-N-(芐基-3或4-硼酸)-4’-N’-(芐基-4-乙烯基)-溴氯代聯(lián)吡啶(m-或p-SBBV)的聚合物。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的組合物，其中所述聚合物基質(zhì)是包括2-羥乙基甲基丙烯酸酯聚合物、聚乙烯醇聚合物或它們的組合的水凝膠。
28.一種Q1或Q2前體組合物，其選自以下物質(zhì) 其中X是溴化物或氯化物。
29.一種具有以下結(jié)構(gòu)的組合物
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于測(cè)定體外和/或體內(nèi)水性介質(zhì)中的多羥基取代的有機(jī)分子水平的光學(xué)方法和光學(xué)傳感裝置。尤其是，該傳感裝置可被植入哺乳動(dòng)物體內(nèi)檢測(cè)糖水平。具體而言，在存在果糖或葡萄糖之類的糖時(shí)，讓染料與共軛的含氮雜環(huán)芳族硼酸取代的聯(lián)鎓鹽化合物結(jié)合。聯(lián)吡啶鎓鹽(viologen)優(yōu)選為芳族共軛含氮硼酸取代的化合物。該方法可用于確定人體內(nèi)的糖水平。
文檔編號(hào)G01N33/52GK1479870SQ01820120
公開(kāi)日2004年3月3日 申請(qǐng)日期2001年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月5日
發(fā)明者B·辛加拉姆, R·A·韋斯林, B 辛加拉姆, 韋斯林 申請(qǐng)人:加利福尼亞大學(xué)董事會(huì)