殝近红外二区荧光探针在生物成像领域的研究进展

荧光技术具有操作简便、分辨率高且可实现实时成像等特点,已被广泛应用于生物医学检测和成像领域,其中,近红外二区荧光染料(NIR-Ⅱ,1000～1700 nm)由于其发射波长较长,光散射和组织自发荧光干扰较少,在生物组织成像中具有更高的时空分辨率和更深的成像深度。本文主要介绍了基于近红外二区荧光探针的设计原理及其在生物成像领域的研究现状,并对其发展作了进一步展望。

新型环合靛蓝衍生物的合成及性质

设计合成了基于环合靛蓝单元的Donor-Acceptor(D-A)型小分子——2,2'-(-(((2,9-双(5-(2-癸基十四烷基)噻吩-2-基)-6,13-二氧代-6,13-二氢二吲哚[3,2,1de:3',2',1'-ij][1,5]萘啶-7,14-二基)双(噻吩-5,2-二基))双(甲基叉))双(3-氧-2,3-二氢-1H-茚-2,1-二叉))二丙二腈(MT-BAI-TM).采用密度泛函(DFT)理论计算了该化合物的前线分子轨道分布.利用紫外-可见吸收光谱和循环伏安法分析了化合物的能级和带隙特征;通过掠入射宽角X射线散射实验(GIWAXS)测试了旋涂薄膜样品S-1内MT-BAI-TM分子的堆积取向.MT-BAT-TM的深吸收、高电子亲和势及面向上(Face-on)堆积特征表明,其具有受体型有机半导体材料的性质.

水溶性苝酰亚胺类材料的合成及其生物应用

3,4,9,10-苝四甲酰二亚胺及其衍生物(PDIs)因其光、热、化学稳定性好,荧光量子效率高的优点,已经在有机场效应晶体管(OFET)、有机太阳能电池(OPV)、染料激光和有机电致发光器件(OLED)等方面使用,但其自身结构容易π-π堆积,导致水溶性差,限制了其在生物领域的进一步运用。因此,对PDIs进行修饰,获得可以用于生物体的水溶性PDIs显得尤为重要。本文综述了对PDIs进行水溶性修饰的各种方法:使用阴离子取代基、阳离子取代基和非离子取代基等在PDIs酰亚胺的氮原子位置或者湾位置进行修饰,利用取代基的水溶性、静电排斥作用或者空间位阻效应来实现PDIs的水溶性。同时,进一步阐述了水溶性PDIs在新型荧光探针、光声成像、化学治疗和光动态治疗等方面的应用。

环糊精包结络合作用诱导的水溶性聚芴纳米粒子的制备

首先合成了单取代的β环糊精ATRP引发剂(β-CD-Br),利用核磁、质谱等对其进行了表征,并通过ATRP聚合制备了端基为β-环糊精的水溶性聚合物聚甲基丙烯酸N,N-二甲基氨基乙酯(β-CD-PDMAEMA).聚合物β-CD-PDMAEMA可以通过环糊精与金刚烷之间的主客体包结络合作用与端基为金刚烷的聚芴(PFADA)形成水溶性的聚芴纳米粒子.重点探讨了β-CD-PDMAEMA与PF-ADA的质量比和不同的组装方法对纳米粒子尺寸及分布的影响,研究表明质量比为4∶1时通过向2种聚合物的THF混合溶液中缓慢加水的方法可得到流体力学半径(R_h)为80 nm、PDI为0.11的纳米粒子.最后利用透射电子显微镜和原子力显微镜对纳米粒子的形貌进行了表征,进一步依照纳米粒子的R_h随温度升高的实验可以证实纳米粒子具有明显的核壳结构,其中刚性的聚芴为核半径约为50 nm,水溶性的PDMAEMA聚合物为壳.

三元共聚法制备高亮度近红外二区荧光共轭聚合物纳米粒子及其二区光热治疗应用

为获得同时具有优异的溶解性,高亮度的近红外二区(NIR-Ⅱ,1000~1700 nm)荧光和强的NIR-Ⅱ光热转换能力的共轭聚合物,采用三元共聚策略构建了基于强电子受体和供体的NIR-Ⅱ发射共轭骨架.在此基础上,进一步通过调控电子给体BDT与2TC之间的比例,得到了一系列具有NIR-Ⅱ吸收和优异溶解性的共轭聚合物(BDT-2TC12,BDT-2TC11,BDT-2TC21).这些聚合物在700~1200 nm具有较强的NIR吸收,并在808 nm激光激发下表现出在1000~1400 nm区域内的优异NIR-Ⅱ荧光性能.利用纳米沉积的方法,将目标聚合物BDT-2TC12用两亲性的二硬脂酰磷脂酰乙酰胺-甲氧基聚乙二醇(DSPE-mPEG)进行包覆,制备得到水溶性良好的纳米粒子(BDT-2TC12NPs).该纳米粒子具有良好的稳定性,在808和1064 nm处均有较强的吸收.在1064 nm激光照射下,纳米粒子表现出优异的NIR-Ⅱ光热转换效果,可以实现对肿瘤细胞的光热治疗(PTT).在808 nm的激光激发下,纳米粒子还可以实现对小鼠血管和其他生物组织的高清晰度的NIR-Ⅱ荧光成像(FI).

一种高强度准聚轮烷水凝胶的制备及性能研究

通过点击化学在聚乙二醇单甲醚(MPEG)端基分别修饰了葡萄糖(Glc)、甘露糖(Man)和半乳糖(Gal),制备了一系列端基为糖的聚乙二醇单甲醚(MPEG-Glc、MPEG-Man和MPEG-Gal),此类端基为糖的MPEG和α-环糊精(α-CD)混合后能够形成稳定的准聚轮烷(PPR)水凝胶,而端基没有修饰糖的MPEG和α-CD只能形成黏度较大的溶液而无法形成稳定存在的凝胶.通过流变仪测试可知水凝胶的弹性模量高达1.0×105 Pa,远大于文献中通过黏土等增强的PPR水凝胶的强度,我们认为该MPEG端基的糖之间能够形成新的"糖交联"点从而有效提高了凝胶的强度.通过向水凝胶中加入和MPEG端基的糖具有相互作用的苯硼酸半酯聚合物(PNIPAM-co-PBOB)或刀豆蛋白(Con A),发现在凝胶中加入PNIPAM-co-PBOB或Con A后可明显降低PPR水凝胶的强度.通过扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对水凝胶的形貌以及微观结构进行表征分析,发现此凝胶的微观结构和文献中报道的PPR水凝胶基本一致,进一步证明了上述结论.

水溶性含糖共轭聚合物的制备及应用

水溶性共轭聚合物具有优异的光学稳定性、高亮度、易于修饰和水溶性等特点,广泛应用于离子检测、蛋白检测和生物成像等领域。水溶性共轭聚合物主要通过在共轭聚合物的侧基或端基修饰水溶性的离子基团或水溶性聚合物实现其水溶性,水溶性共轭聚合物还可以通过引入功能性基团或聚合物使其具备不同的功能特性。糖化合物是天然存在的一类生物分子且大部分具有水溶性的特点,因此最近十几年来科研工作者将糖化合物引入共轭聚合物中以赋予共轭聚合物糖化合物的生物功能特性。本文总结了水溶性含糖共轭聚合物的制备方法、化学结构及其在凝集素、细菌检测和细胞荧光成像中的应用。最后总结了此类聚合物的特性、发展方向及目前所需解决的问题。

环状RGDs修饰的分子刷型共聚物在成像及药物运输中的应用

以具有丰富接枝侧链的阴离子型共轭聚合物分子刷PFPANa为材料,通过简单的一步修饰法在聚合物的部分接枝侧链上引入靶向配体分子c(RGDyK),并利用分子刷侧链上未修饰配体分子的羧基负离子与抗癌药物DOX静电结合,制备了基于分子刷型共轭聚合物的靶向细胞成像和载药系统.研究结果表明载药系统对DOX药物的载药量可达13.3 wt%,体外细胞实验研究结果表明该载药系统可实现对肿瘤细胞的靶向选择性成像,并显著促进了肿瘤细胞对DOX药物的摄取,具有良好的抗肿瘤细胞生长效果,显著提高了药物运输效率.