一種具有線性聚己內(nèi)酯連接臂的量子點(diǎn)-多肽復(fù)合物的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種具有線性聚己內(nèi)酯連接臂的量子點(diǎn)?多肽復(fù)合物，以具有末端氨基的多肽為引發(fā)劑，引發(fā)環(huán)體具有堿性基團(tuán)的ε?己內(nèi)酯單體開環(huán)聚合，堿性基團(tuán)選自：胍基、吡唑基、咪唑基、噻唑基、吡啶基、喹啉基、異喹啉基、嘧啶基、1,2,4?三嗪基或嘌呤基。通過酯交換形式的開環(huán)聚合，實(shí)現(xiàn)線性聚己內(nèi)酯與功能性多肽的共價偶聯(lián)。并以聚己內(nèi)酯側(cè)鏈堿性基團(tuán)與量子點(diǎn)殼層螯合連接，形成量子點(diǎn)?多肽復(fù)合物。本發(fā)明屬于有機(jī)化學(xué)領(lǐng)域。
【專利說明】
一種具有線性聚己內(nèi)酯連接臂的量子點(diǎn)-多肽復(fù)合物
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬有機(jī)化學(xué)領(lǐng)域，尤其涉及一種具有線性聚己內(nèi)酯連接臂的量子點(diǎn)-多肽 復(fù)合物。
【背景技術(shù)】
[0002] 在環(huán)境問題嚴(yán)重、石油資源短缺的大形勢下，生物降解塑料得到了廣泛的關(guān)注。其 中，聚己內(nèi)酯成為研究開發(fā)的熱門。聚己內(nèi)酯由己內(nèi)酯單體聚合而成，是疏水性、半結(jié)晶 聚合物，其結(jié)晶度隨著聚合物分子質(zhì)量下降，聚合物可在微生物作用下降解。聚己內(nèi)酯工業(yè) 的原料是可以再生的生物材料，其降解的最終產(chǎn)物也都是水和二氧化碳，可以完全生物降 解，是最具競爭力的可生物降解材料之一，被廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。
[0003] 在探索重要生物分子的高靈敏分析檢測方法過程中，量子點(diǎn)技術(shù)被廣泛應(yīng)用于蛋 白質(zhì)及DNA檢測、細(xì)胞標(biāo)記成像、活細(xì)胞生命動態(tài)過程示蹤、活體動物體內(nèi)腫瘤細(xì)胞革巴向示 蹤等生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。量子點(diǎn)在生命科學(xué)中得以廣泛應(yīng)用的前提是，其經(jīng)過表面化學(xué)修飾后 可與一個或多個生物靶向分子連接，進(jìn)而形成集合自身特性和生物活性的生物復(fù)合物。
[0004] 量子點(diǎn)與生物大分子連接的要求可控化、定向化，以獲得穩(wěn)定、高效、特異性強(qiáng)的 量子點(diǎn)-多肽復(fù)合物。一般以化學(xué)反應(yīng)引入量子點(diǎn)生物分子連接機(jī)制，以達(dá)到可控定向連接 的目的。其中聚組氨酸可通過側(cè)鏈咪唑基團(tuán)與量子點(diǎn)殼層的金屬陽離子產(chǎn)生螯合作用，作 為量子點(diǎn)與多肽的定向連接的橋梁。天然蛋白質(zhì)中很少含有聚組氨酸，且不會干擾蛋白質(zhì) 和量子點(diǎn)的功能，結(jié)合方式為定點(diǎn)連接，是發(fā)展量子點(diǎn)生物標(biāo)記的有效途徑。雖然聚組氨酸 作為量子點(diǎn)生物標(biāo)記橋梁取得了一定實(shí)際意義的研究成果，可將多肽連接于量子點(diǎn)，但其 與功能性肽段連接方式須采用醛和胺的腙化反應(yīng)，其過程復(fù)雜，成腙與成脎反應(yīng)競爭激烈， 產(chǎn)品成脎路徑中，易分解為原底物導(dǎo)致連接臂斷裂。
[0005] 己內(nèi)酯單體環(huán)外結(jié)構(gòu)易于修飾，可連接其他形式基團(tuán)以改性聚合物側(cè)鏈。聚己 內(nèi)酯鏈段柔軟，在多數(shù)化學(xué)環(huán)境中易自組裝形成指定的形態(tài)。這為精確合成指定聚合度的 堿性基團(tuán)鏈段提供了可靠的方法;也為抗原肽鏈涉及精確長度以及側(cè)鏈基團(tuán)的連接臂，提 供了思路。這種設(shè)計(jì)思路即為：多肽末端氨基在溶液中，通過調(diào)節(jié)PH，引發(fā)環(huán)上具有堿性基 團(tuán)的己內(nèi)酯單體開環(huán)，生成氧負(fù)離子作為活性引發(fā)位點(diǎn)，進(jìn)一步引發(fā)體系中其單體開環(huán)， 直至體系中環(huán)狀單體消耗完畢。以聚己內(nèi)酯側(cè)鏈基團(tuán)與量子點(diǎn)外殼層的金屬離子螯合，合 成量子點(diǎn)-多肽復(fù)合物。上述過程見圖1，本發(fā)明并不局限于式1中的己內(nèi)酯單體結(jié)構(gòu)，其中， R為堿性基團(tuán)，此類型量子點(diǎn)復(fù)合物目前未見報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是提出一種成本較低、耐堿性與耐酸性能更好的一種具有線性聚己 內(nèi)酯連接臂的量子點(diǎn)_多肽復(fù)合物。
[0007] -種具有線性聚己內(nèi)酯連接臂的量子點(diǎn)-多肽復(fù)合物，其特征在于:所述復(fù)合物包 括多肽、聚己內(nèi)酯連接臂、量子點(diǎn);所述多肽具有氨基末端，所述聚己內(nèi)酯連接臂以己內(nèi) 酯為重復(fù)單元;聚己內(nèi)酯連接臂通過化學(xué)共價偶聯(lián)與多肽相連，聚己內(nèi)酯連接臂與量子點(diǎn) 殼層通過螯合作用連接。
[0008]所述的一種具有線性聚己內(nèi)酯連接臂的量子點(diǎn)-多肽復(fù)合物，其特征在于:所述聚 己內(nèi)酯連接臂以經(jīng)過化學(xué)結(jié)構(gòu)修飾的e-己內(nèi)酯為重復(fù)單元;所述經(jīng)過化學(xué)結(jié)構(gòu)修飾的e-己 內(nèi)酯為具有式1結(jié)構(gòu)的化合物：
[0010]其中各自獨(dú)立的表示氫原子、或含有1至44個碳原子的任意取代基的亞烷 基、或含有6至24個碳原子的任意取代基的環(huán)亞烷基、或含6至24個碳原子的任意取代基的 亞芳基；
[0011] 式1結(jié)構(gòu)中Ri、R2、R3中有兩個同時為氫原子，當(dāng)Ri、R2、R 3各自獨(dú)立的不為氫原子時， (本處指Ri、R2、R3各自的情況，即當(dāng)心或辦或辦為氫原子時，則無法連接R4、R 5、R6，R4、R5、R6的 選擇情況，完全依賴于HR3的選擇情況；即當(dāng)R1不為氫時，才會發(fā)生R4的選擇情況，當(dāng)R2 不為氫時，才會發(fā)生R5的選擇情況，當(dāng)R3不為氫時，才會發(fā)生R6的選擇情況)R 4、R5、R6各自獨(dú) 立的為含有一個或多個N原子和任選0或S原子的雜環(huán)基團(tuán)，所述的雜環(huán)基團(tuán)選自：胍基、吡 唑基、咪唑基、噻唑基、吡啶基、喹啉基、異喹啉基、嘧啶基、1，2，4-三嗪基或嘌呤基。
[0012]所述的一種具有線性聚己內(nèi)酯連接臂的量子點(diǎn)-多肽復(fù)合物，其特征在于：以具有 末端氨基的多肽為引發(fā)劑，引發(fā)環(huán)體具有堿性基團(tuán)的己內(nèi)酯單體開環(huán)聚合，堿性基團(tuán)選 自：胍基、吡唑基、咪唑基、噻唑基、吡啶基、喹啉基、異喹啉基、嘧啶基、1，2，4-三嗪基或嘌呤 基;通過酯交換形式的開環(huán)聚合，實(shí)現(xiàn)線性聚己內(nèi)酯與功能性多肽的共價偶聯(lián)。并以聚己內(nèi) 酯側(cè)鏈堿性基團(tuán)與量子點(diǎn)殼層螯合連接，形成量子點(diǎn)_多肽復(fù)合物。
[0013] 所述的一種具有線性聚己內(nèi)酯連接臂的量子點(diǎn)-多肽復(fù)合物，其特征在于:聚己內(nèi) 酯連接臂的聚合度為己內(nèi)酯與多肽的摩爾比值。
[0014] 所述的一種具有線性聚己內(nèi)酯連接臂的量子點(diǎn)-多肽復(fù)合物，其特征在于:所述e-己內(nèi)酯與多肽的摩爾比值為2~200的整數(shù)。
[0015] 所述的一種具有線性聚己內(nèi)酯連接臂的量子點(diǎn)-多肽復(fù)合物，其特征在于:所述的 多肽，其多肽末端氨基在有機(jī)溶劑中引發(fā)己內(nèi)酯開環(huán)聚合。
[0016] 所述的一種具有線性聚己內(nèi)酯連接臂的量子點(diǎn)-多肽復(fù)合物，其特征在于:所述有 機(jī)溶劑為二甲基甲酰胺、四氫呋喃、乙腈、二氯甲烷、三氯甲烷、甲醇、乙醇、甲苯中的一種或 者幾種。
[0017]所述的一種具有線性聚己內(nèi)酯連接臂的量子點(diǎn)-多肽復(fù)合物，其特征在于:所述量 子點(diǎn)為具有金屬鹽殼層的量子點(diǎn)。
[0018] 所述的一種具有線性聚己內(nèi)酯連接臂的量子點(diǎn)-多肽復(fù)合物，其特征在于:R4或者 R5或者R6與量子點(diǎn)金屬鹽殼層中的金屬原子形成螯合，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定連接。
[0019] 所述聚己內(nèi)酯連接臂以經(jīng)過化學(xué)結(jié)構(gòu)修飾的e-己內(nèi)酯為重復(fù)單元;所述經(jīng)過化學(xué) 結(jié)構(gòu)修飾的e-己內(nèi)酯為具有式1結(jié)構(gòu)的化合物：
[0021]其中各自獨(dú)立的選為氫原子，或含有1至44個碳原子的任意取代基的亞烷 基，或含有6至24個碳原子的任意取代基的環(huán)亞烷基，或含6至24個碳原子的任意取代基的 亞芳基;式1結(jié)構(gòu)中Rl、R2、R3中有兩個同時為氫原子，當(dāng)Rl、R2、R 3獨(dú)立的不為氫原子時，R4、R5、 R6獨(dú)立的為含有一個或多個N原子和任選0或S原子的雜環(huán)基團(tuán)，選自：胍基、吡唑基、咪唑 基、噻唑基、吡啶基、喹啉基、異喹啉基、嘧啶基、1，2，4-三嗪基或嘌呤基。
[0022]聚己內(nèi)酯連接臂的聚合度為己內(nèi)酯與多肽的摩爾比值，所述摩爾比值為2~200 的整數(shù)。多肽末端氨基在有機(jī)溶劑中引發(fā)己內(nèi)酯開環(huán)聚合。
[0023]以聚己內(nèi)酯側(cè)鏈基團(tuán)與量子點(diǎn)外殼層的金屬離子螯合，合成量子點(diǎn)-多肽復(fù)合物 的過程如圖1所示。
[0024]通過多肽末端氨基引發(fā)己內(nèi)酯開環(huán)聚合，形成指定聚合度的聚組氨酸連接臂，以 聚組氨酸側(cè)鏈的咪唑基團(tuán)與量子點(diǎn)外殼層的金屬離子螯合，合成量子點(diǎn)-多肽復(fù)合物。在本 發(fā)明中，多肽末端氨基在溶液合成條件下，直接引發(fā)己內(nèi)酯開環(huán)，生成氧負(fù)離子作為活性引 發(fā)位點(diǎn)，進(jìn)一步引發(fā)體系中其他己內(nèi)酯單體開環(huán)，直至體系中環(huán)狀單體消耗完畢。
[0025]為了保證所連接功能性多肽的生物活性，開環(huán)聚合過程所選用的溶劑為所述連接 功能性多肽所能承受的有機(jī)溶劑體系。所述有機(jī)溶劑可以是二甲基甲酰胺、四氫呋喃、乙 腈、二氯甲烷、三氯甲烷、甲醇、乙醇、甲苯中的一種或者幾種。單體己內(nèi)酯與引發(fā)劑多肽的 摩爾比值為2~200的整數(shù)，優(yōu)選為4~20。聚己內(nèi)酯連接臂理論聚合度為2~200之間的整 數(shù)，優(yōu)選為4~20之間的整數(shù)。而所述多肽末端氨基可以為自然的伯胺基團(tuán)，伯胺氮原子因 其具有孤對電子具有路易斯堿性，可對靠近環(huán)側(cè)鏈的羰基碳原子進(jìn)行親核進(jìn)攻。根據(jù)對多 肽末端氨基的保護(hù)要求以及特殊的溶劑極性要求，多肽末端的氨基也可以來源于保護(hù)基團(tuán) 去保護(hù)后形成的伯胺基。
[0026] 本發(fā)明中所涉及的量子點(diǎn)，可以是本領(lǐng)域技術(shù)人員所能理解并實(shí)施的含有金屬鹽 殼層的II-VI族或III-V族元素組成的三維納米顆粒，例如CdSe/ZnS量子點(diǎn)。Cd類納米顆粒 與體材料相比，具有非常大的比表面積，表面具有較多的缺陷和懸鍵，量子點(diǎn)的光學(xué)性質(zhì)較 差。為了提高量子點(diǎn)的熒光量子產(chǎn)率以及增強(qiáng)其發(fā)光穩(wěn)定性，常以寬帶隙半導(dǎo)體微粒ZnS為 殼層包覆。ZnS作為殼層包覆時，其外層可以是進(jìn)一步的金屬鹽殼層或者聚合物，連接臂堿 性位點(diǎn)正是與包覆殼層中的Zn 2+形成螯合，實(shí)現(xiàn)對量子點(diǎn)的連接。本發(fā)明中組氨酸側(cè)鏈的咪 唑基團(tuán)由于2-位N原子帶有富余孤對電子，易于進(jìn)入包覆殼層中Zn 2+的空d軌道，形成螯合作 用，起到連接量子點(diǎn)的效果。本發(fā)明中所涉及的多肽，可以是本領(lǐng)域技術(shù)人員所能理解并實(shí) 施的多肽。
[0027] 本發(fā)明中所述引入聚組氨酸連接臂的多肽，其分子質(zhì)量可用基質(zhì)輔助激光解析電 離飛行時間質(zhì)譜(MALDI-TOF MS)進(jìn)行測試。當(dāng)聚組氨酸連接臂理論聚合度>20時，采用凝膠 滲透色譜測定引入聚組氨酸連接臂多肽的數(shù)均分子質(zhì)量。
【附圖說明】
[0028] 圖1以聚己內(nèi)酯側(cè)鏈基團(tuán)與量子點(diǎn)外殼層的金屬離子螯合，合成量子點(diǎn)-多肽復(fù)合 物的過程。
【具體實(shí)施方式】
[0029] 實(shí)施例1
[0030] 豬腸毒素源性大腸桿菌K88ac粘附抗原-8單元己內(nèi)酯-量子點(diǎn)復(fù)合物的合成：己內(nèi) 酯單體選用6-亞甲基咪唑己內(nèi)酯。
[0032] 將豬腸毒素源性大腸桿菌K88ac粘附抗原0 ? Olmol與6-亞甲基咪唑己內(nèi)酯0 ? 08mol 混合于DMF溶液中，緩慢調(diào)節(jié)pH至8.0，室溫下攪拌2小時，反應(yīng)液倒入正己烷中析出白色膠 壯固體，過濾后真空干燥濾餅。
[0033] 選用CdSe/ZnS殼層量子點(diǎn)，于室溫下分散在磷酸鹽緩沖液，量子點(diǎn)濃度0. lmol/L。 以N-羥基硫代琥珀酸亞胺為活化劑，濃度為20mol/L，室溫下?lián)u床反應(yīng)1小時，以中性乙腈洗 滌，除去過量活化劑。將抗體多肽鏈-己內(nèi)酯臂：豬腸毒素源性大腸桿菌K88ac粘附抗原_ His8臂，加入上述磷酸緩沖液，所得到的反應(yīng)產(chǎn)物，在高速離心機(jī)8000轉(zhuǎn)每分鐘的轉(zhuǎn)速下， 離心1~2小時，棄去離心上清后，將沉淀分散在磷酸鹽緩沖液中，得到豬腸毒素源性大腸桿 菌K88ac粘附抗原-8單元組氨酸臂-量子點(diǎn)復(fù)合物，產(chǎn)率82.2%。
[0034] 實(shí)施例2
[0035]乙型肝炎病毒核心抗原-300單元己內(nèi)酯臂-量子點(diǎn)復(fù)合物的合成：己內(nèi)酯單體選 用5-亞甲基噻唑己內(nèi)酯。
[0037] 將乙型肝炎病毒核心抗原0.0 Olmol與5-亞甲基噻唑己內(nèi)酯0.30mol混合于水/乙 腈溶中，緩慢調(diào)節(jié)pH至8.0,室溫下攪拌2小時，反應(yīng)液倒入正己烷中析出白色膠狀固體，過 濾后真空干燥濾餅。
[0038] 選用CdSe/ZnS殼層量子點(diǎn)，于室溫下分散在磷酸鹽緩沖液，量子點(diǎn)濃度0. lmol/L。 以N-羥基硫代琥珀酸亞胺為活化劑，濃度為20mol/L，室溫下?lián)u床反應(yīng)1小時，以中性乙腈洗 滌，除去過量活化劑。加入上述磷酸緩沖液，所得到的反應(yīng)產(chǎn)物，在高速離心機(jī)5000轉(zhuǎn)每分 鐘的轉(zhuǎn)速下，離心3小時，棄去離心上清后，將沉淀分散在磷酸鹽緩沖液中，得到乙型肝炎病 毒核心抗原-300單元組氨酸臂-量子點(diǎn)復(fù)合物，產(chǎn)率60.2%。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種具有線性聚己內(nèi)醋連接臂的量子點(diǎn)-多膚復(fù)合物，其特征在于:所述復(fù)合物包括 多膚、聚己內(nèi)醋連接臂、量子點(diǎn);所述多膚具有氨基末端，所述聚己內(nèi)醋連接臂We-己內(nèi)醋 為重復(fù)單元;聚己內(nèi)醋連接臂通過化學(xué)共價偶聯(lián)與多膚相連，聚己內(nèi)醋連接臂與量子點(diǎn)殼 層通過馨合作用連接。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有線性聚己內(nèi)醋連接臂的量子點(diǎn)-多膚復(fù)合物，其特征 在于： 所述聚己內(nèi)醋連接臂W經(jīng)過化學(xué)結(jié)構(gòu)修飾的ε-己內(nèi)醋為重復(fù)單元;所述經(jīng)過化學(xué)結(jié)構(gòu) 修飾的ε-己內(nèi)醋為具有式1結(jié)構(gòu)的化合物：其中Ri、R2、R3各自獨(dú)立的表示氨原子、或含有1至44個碳原子的任意取代基的亞烷基、 或含有6至24個碳原子的任意取代基的環(huán)亞烷基、或含6至24個碳原子的任意取代基的亞芳 基； 式1結(jié)構(gòu)中Ri、R2、R3中有兩個同時為氨原子，當(dāng)Ri、R2、R3各自獨(dú)立的不為氨原子時，R4、 Rs、R6各自獨(dú)立的為含有一個或多個N原子和任選0或S原子的雜環(huán)基團(tuán)，所述的雜環(huán)基團(tuán)選 自：脈基、化挫基、咪挫基、嚷挫基、化晚基、哇嘟基、異哇嘟基、喀晚基、1，2，4-Ξ嗦基或嚷嶺 基。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有線性聚己內(nèi)醋連接臂的量子點(diǎn)-多膚復(fù)合物，其特征 在于：W具有末端氨基的多膚為引發(fā)劑，引發(fā)環(huán)體具有堿性基團(tuán)的ε-己內(nèi)醋單體開環(huán)聚合， 堿性基團(tuán)選自：脈基、化挫基、咪挫基、嚷挫基、化晚基、哇嘟基、異哇嘟基、喀晚基、1，2，4-Ξ 嗦基或嚷嶺基;通過醋交換形式的開環(huán)聚合，實(shí)現(xiàn)線性聚己內(nèi)醋與功能性多膚的共價偶聯(lián)。 并W聚己內(nèi)醋側(cè)鏈堿性基團(tuán)與量子點(diǎn)殼層馨合連接，形成量子點(diǎn)-多膚復(fù)合物。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有線性聚己內(nèi)醋連接臂的量子點(diǎn)-多膚復(fù)合物，其特征 在于:聚己內(nèi)醋連接臂的聚合度為ε-己內(nèi)醋與多膚的摩爾比值。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有線性聚己內(nèi)醋連接臂的量子點(diǎn)-多膚復(fù)合物，其特征 在于:所述ε-己內(nèi)醋與多膚的摩爾比值為2~200的整數(shù)。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有線性聚己內(nèi)醋連接臂的量子點(diǎn)-多膚復(fù)合物，其特征 在于:所述的多膚，其多膚末端氨基在有機(jī)溶劑中引發(fā)ε-己內(nèi)醋開環(huán)聚合。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種具有線性聚己內(nèi)醋連接臂的量子點(diǎn)-多膚復(fù)合物，其特征 在于:所述有機(jī)溶劑為二甲基甲酯胺、四氨巧喃、乙臘、二氯甲燒、Ξ氯甲燒、甲醇、乙醇、甲 苯中的一種或者幾種。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有線性聚己內(nèi)醋連接臂的量子點(diǎn)-多膚復(fù)合物，其特征 在于:所述量子點(diǎn)為具有金屬鹽殼層的量子點(diǎn)。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有線性聚己內(nèi)醋連接臂的量子點(diǎn)-多膚復(fù)合物，其特征 在于:R4或者化或者R6與量子點(diǎn)金屬鹽殼層中的金屬原子形成馨合，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定連接。
【文檔編號】C09K11/88GK105968169SQ201610186266
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年3月25日
【發(fā)明人】郭暢, 唐定良, 陳永福, 諸江徽, 張開炳
【申請人】安徽紅太陽新材料有限公司