本發(fā)明屬于功能性熒光染料領(lǐng)域和生物醫(yī)學(xué)，具體地涉及一種超高熒光亮度的近紅外方酸菁染料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、近紅外二區(qū)熒光成像具有在生物組織中低吸收率和低散射率的特點，因而具備更強的組織穿透能力，顯著增加了成像深度。此外，由于生物組織在該波段內(nèi)的自體熒光較為有限，成像表現(xiàn)出更高的信噪比和靈敏度。同時近紅外二區(qū)熒光成像還具有非侵入性診療、生物相容性和選擇性照射的優(yōu)點，因此成為一種頗具潛力的臨床診療手段。

2、在進行熒光成像時，較高的亮度有助于提高信噪比，使得目標(biāo)結(jié)構(gòu)更為清晰可見，同時足夠的亮度可以激發(fā)光敏劑或產(chǎn)生足夠的信號，確保目標(biāo)區(qū)域得到充分的檢測和識別。當(dāng)前在有機近紅外小分子染料中，除了關(guān)注染料的波長以外，染料分子的熒光亮度對于有機染料在光學(xué)診療的臨床應(yīng)用中起著至關(guān)重要的作用。因此，開發(fā)一種具有較高的熒光量子產(chǎn)率、熒光亮度、吸光系數(shù)以及不錯的熒光性能和光熱性能的制劑具有極大的應(yīng)用潛力。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對背景技術(shù)提到的上述不足，本發(fā)明的目的在于提供一種超高熒光亮度的近紅外方酸菁染料及其制備方法和應(yīng)用。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的第一目的是提供一種超高熒光亮度的近紅外方酸菁染料，所述近紅外方酸菁染料的化學(xué)分子結(jié)構(gòu)如下所示：

3、

4、其中，r為3~12個碳原子數(shù)的烷基鏈；

5、m為配位陰離子，為clo4-、cl-、br-、i-中的任一種。

6、進一步地，上述技術(shù)方案中，所述近紅外方酸菁染料的化學(xué)分子結(jié)構(gòu)如下所示：

7、。

8、本發(fā)明的第二目的是提供一種超高熒光亮度的近紅外方酸菁染料的制備方法，所述近紅外方酸菁染料的制備方法為：將具有側(cè)鏈季銨鹽基團的1,8-萘內(nèi)酰亞胺分子與方酸分子進行偶聯(lián)，即得近紅外方酸菁染料。

9、進一步地，上述技術(shù)方案中，所述具有側(cè)鏈季銨鹽基團的1,8-萘內(nèi)酰亞胺分子的結(jié)構(gòu)如下式所示：

10、，其中，r為3~12個碳原子數(shù)的烷基鏈；m為配位陰離子，為clo4-、cl-、br-、i-中的任一種；

11、所述方酸分子的結(jié)構(gòu)如下式所示：

12、。

13、進一步地，上述技術(shù)方案中，所述近紅外方酸菁染料的制備方法具體為：將具有側(cè)鏈季銨鹽基團的1,8-萘內(nèi)酰亞胺分子與方酸分子加入具有正丁醇/甲苯溶液的dean-stark裝置中回流2?h，反應(yīng)完成后，減壓蒸發(fā)除去溶劑，粗產(chǎn)物用反向硅膠柱層析進行純化，得到目標(biāo)產(chǎn)物（sqnme）。合成路線如下式所示：

14、。

15、進一步地，上述技術(shù)方案中，所述具有側(cè)鏈季銨鹽基團的1,8-萘內(nèi)酰亞胺分子與方酸分子的摩爾比為2~2.2：1；所述正丁醇和甲苯的體積比為1：1；柱層析所用的洗脫劑為甲醇、水和三氟乙酸體積比為1~2：10：0.1的混合液。

16、進一步地，上述技術(shù)方案中，所述具有側(cè)鏈季銨鹽基團的1,8-萘內(nèi)酰亞胺分子通過以下方法制備得到：

17、（1）在氮氣保護下，將1,8-萘內(nèi)酰亞胺和二溴烷烴加入100?ml的圓底燒瓶中，然后加入碳酸鉀和乙腈，反應(yīng)加熱到90℃回流12?h；反應(yīng)結(jié)束后旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去乙腈，二氯甲烷/水萃取取有機相、干燥、減壓蒸干溶劑后經(jīng)硅膠柱層析分離提純，洗脫劑為石油醚和乙酸乙酯，得到油狀化合物1；

18、（2）將上述油狀將化合物1的四氫呋喃溶液和三甲胺溶液在氮氣保護下滴加攪拌，在室溫下攪拌48?h，真空過濾后的混合物和殘渣用乙酸乙酯和正己烷洗滌，得到黃色固體化合物2；

19、（3）將化合物2與甲基氯化鎂溶液在0℃無水四氫呋喃溶液中混合，在60℃下攪拌2h，冷卻至0℃后，加入h2o和稀鹽酸，攪拌15?min，隨后加入碘化鉀溶液，所得到的混合物經(jīng)提取，過濾，溶劑在旋轉(zhuǎn)下蒸發(fā)，得到黑色的油狀液體化合物3。具體反應(yīng)式如下式所示：

20、。

21、進一步地，上述技術(shù)方案中，步驟（1）中，所述1,8-萘內(nèi)酰亞胺、二溴烷烴和碳酸鉀的摩爾比為1：10：1.5，所述硅膠柱層析的洗脫劑為石油醚和乙酸乙酯體積比為100~50:1的混合液；步驟（2）中，所述三甲胺的四氫呋喃溶液為2mol/l，所述化合物1和三甲胺的摩爾比為1：2~4；步驟（3）中，所述甲基氯化鎂的四氫呋喃溶液濃度為3?mol/l，所述化合物2、甲基氯化鎂和碘化鉀的摩爾比為1：3：1~3。

22、本發(fā)明第三目的是提供一種納米制劑，包含有上述任一項所述的近紅外方酸菁染料。

23、本發(fā)明第四目的是提供一種納米制劑的制備方法，包括如下步驟：

24、將sqnme溶解在甲醇溶液中，在超聲處理下將sqnme甲醇溶液逐滴加入mpeg2k-dspe銨鹽的水溶液中，然后真空旋干所得分散液在25℃于細胞粉碎機中超聲20?min，得到澄清的sqnme納米制劑后，用透析袋在水中透析24h，取出后用孔徑為220nm的濾膜過濾備用。

25、具體地，上述技術(shù)方案中，甲醇和mpeg2k-dspe銨鹽的水溶液的體積比為1：3~6；sqnme與mpeg2k-dspe銨鹽的摩爾比為1：20~100；所述透析袋的截留分子量為100kda。

26、本發(fā)明第五目的是提供一種上述納米制劑在生物成像制品中的應(yīng)用。

27、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果：

28、本發(fā)明設(shè)計合成了一種新型的方酸菁染料，通過在1,8-萘內(nèi)酰亞胺分子上植入季銨鹽基團與方酸分子進行偶聯(lián)形成的d-a-d型方酸菁染料，其分子具有良好的水溶性，其中季銨鹽基團與方酸菁染料母體分子通過靜電相互作用錨定分子本身，分子的非輻射躍遷速率大大提升；同時通過與dspe-peg的靜電自主裝進一步錨定分子在脂質(zhì)體納米粒子中以降低分子的振動，使所得的納米制劑具有較高的熒光量子產(chǎn)率、熒光亮度、吸光系數(shù)以及不錯的熒光性能和光熱性能，在與未共組裝的同濃度水中方酸菁染料相比熒光強度可相差58倍，這在化學(xué)和生物傳感、生物醫(yī)學(xué)成像以及光學(xué)診療中具有極大的應(yīng)用潛力。該化合物合成簡便、反應(yīng)易于控制。

技術(shù)特征：

1.一種超高熒光亮度的近紅外方酸菁染料，其特征在于，所述近紅外方酸菁染料的化學(xué)分子結(jié)構(gòu)如下所示：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超高熒光亮度的近紅外方酸菁染料，其特征在于，所述近紅外方酸菁染料的化學(xué)分子結(jié)構(gòu)如下所示：

3.如權(quán)利要求1或2所述的一種超高熒光亮度的近紅外方酸菁染料的制備方法，其特征在于，所述近紅外方酸菁染料的制備方法為：將具有側(cè)鏈季銨鹽基團的1,8-萘內(nèi)酰亞胺分子與方酸分子進行偶聯(lián)，即得近紅外方酸菁染料。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種超高熒光亮度的近紅外方酸菁染料的制備方法，其特征在于，所述具有側(cè)鏈季銨鹽基團的1,8-萘內(nèi)酰亞胺分子的結(jié)構(gòu)如下式所示：

5.?根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種超高熒光亮度的近紅外方酸菁染料的制備方法，其特征在于，所述近紅外方酸菁染料的制備方法具體為：將具有側(cè)鏈季銨鹽基團的1,8-萘內(nèi)酰亞胺分子與方酸分子加入具有正丁醇/甲苯溶液的dean-stark裝置中回流2?h，反應(yīng)完成后，減壓蒸發(fā)除去溶劑，粗產(chǎn)物用反向硅膠柱層析進行純化，得到目標(biāo)產(chǎn)物。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種超高熒光亮度的近紅外方酸菁染料的制備方法，其特征在于，所述具有側(cè)鏈季銨鹽基團的1,8-萘內(nèi)酰亞胺分子與方酸分子的摩爾比為2~2.2：1；所述正丁醇和甲苯的體積比為1：1；柱層析所用的洗脫劑為甲醇、水和三氟乙酸體積比為1~2：10：0.1的混合液。

7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種超高熒光亮度的近紅外方酸菁染料的制備方法，其特征在于，所述具有側(cè)鏈季銨鹽基團的1,8-萘內(nèi)酰亞胺分子通過以下方法制備得到：

8.?根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種超高熒光亮度的近紅外方酸菁染料的制備方法，其特征在于，步驟（1）中，所述1,8-萘內(nèi)酰亞胺、二溴烷烴和碳酸鉀的摩爾比為1：10：1.5，所述硅膠柱層析的洗脫劑為石油醚和乙酸乙酯體積比為100~50:1的混合液；步驟（2）中，所述三甲胺的四氫呋喃溶液為2mol/l，所述化合物1和三甲胺的摩爾比為1：2~4；步驟（3）中，所述甲基氯化鎂的四氫呋喃溶液濃度為3?mol/l，所述化合物2、甲基氯化鎂和碘化鉀的摩爾比為1：3：1~3。

9.一種納米制劑，其特征在于，包含有權(quán)利要求1~2任一項所述的近紅外方酸菁染料。

10.一種如權(quán)利要求9所述的納米制劑在生物成像制品中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于功能性熒光染料領(lǐng)域和生物醫(yī)學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，具體地涉及一種超高熒光亮度的近紅外方酸菁染料及其制備方法和應(yīng)用。通過1,8?萘內(nèi)酰亞胺的亞氨基取代反應(yīng)得到具有水溶性的帶電荷1,8?萘內(nèi)酰亞胺衍生物，之后與方酸偶聯(lián)得到超高熒光亮度的近紅外方酸菁染料，然后將所得近紅外方酸菁染料與mPEG<subgt;2k</subgt;?DSPE銨鹽共組裝之后得到納米制劑。相比于水溶液中的染料，共組裝的納米制劑中的染料，具有58倍的熒光強度增強，這與分子結(jié)構(gòu)中的電荷與方酸母體以及mPEG<subgt;2k</subgt;?DSPE銨鹽的靜電相互作用以降低分子振動有關(guān)，使所得納米制劑具有較高的熒光量子產(chǎn)率、熒光亮度、吸光系數(shù)以及不錯的熒光性能和光熱性能，在化學(xué)和生物傳感、生物醫(yī)學(xué)成像以及光學(xué)診療中具有極大的應(yīng)用潛力。

技術(shù)研發(fā)人員：王紅明,司磊磊,夏國民
受保護的技術(shù)使用者：南昌大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/10