一种近红外分子探针碳化聚合物点、合成方法及其应用

本发明涉及近红外分子探针成像，具体是一种近红外分子探针碳化聚合物点、合成方法及其应用。

背景技术：

1、生物荧光成像技术作为下一代临床转化技术之一，在手术导航、血管造影和无创疾病监测方面具有显著的优势。这一技术通过使用特定的荧光探针，能够提供清晰直观的分子细胞水平图像，具备高灵敏度、高分辨率、快速成像和时空分辨率等优势。然而，该技术在生物体内应用时，常受到生物自体荧光的干扰，同时荧光信号在穿透生物过程中强度衰减，很难在无创条件下获得理想的成像效果。为有效克服这些问题，使用具有更长发射波段的荧光探针技术显得至关重要，因为这一波段的发射光可以有效减少光子在生物体内的散射效应和信号衰减效应。

2、目前，花菁类小分子是临床和商业化关注的主要对象，其中代表性物质i cg已在美国fda获批并在世界各大医学机构展开不同程度的人体临床实践。然而，这类染料常常具有较低的量子产率，结构不稳定，特别是在红外光的激发和复杂的生物体环境中，其稳定性和生物相容性亦存在一定争议。因此，解决上述问题的关键在于开发具有优秀光学性能和在生理条件下良好稳定性的近红外探针。碳化聚合物点因其高生物相容性和极强的光稳定性而备受瞩目。然而，传统碳化聚合物点的发光区域往往限制在可见光区域，为生物活体成像带来一定难题。

3、为了克服这一障碍，我们通过合理的分子结构设计，将碳化聚合物点作为核心，构建了一种分子态发光中心。这一策略被定义为一种泛用性策略，为找到在生理条件下具有良好稳定性且同时具备优越光学性能的近红外探针提供了新思路。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种近红外分子探针碳化聚合物点、合成方法及其应用，以解决背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种近红外分子探针碳化聚合物点，所述近红外分子探针碳化聚合物点基于两步法自下而上获得，两步法分别是第一步水热反应形成醛基碳化聚合物点和第二步通过knoevenage l缩合与发光小分子或天然药物反应形成具有连续共轭结构的分子态发光中心，其中，步醛基碳化聚合物点是利用前体结构通过高压水热反应制备得到，所述的发光小分子或天然药物通过knoevenage l缩合与醛基碳核形成共价结合产物，每单位物质的量的醛基碳核上修饰2-8单位物质量的小分子物质，这些小分子物质可以与碳核表面的醛基以及共轭醛基形成连续共轭结构并形成分子态发光中心。

4、在上述技术方案的基础上，本发明还提供以下可选技术方案：

5、在一种可选方案中：所述前体结构的以下结构式中的其中一种，

6、

7、在一种可选方案中：所述小分子物质是利用了如下十三种结构式的任意一种或多种物质混合制备得到：

8、

9、在一种可选方案中：所述前体结构为使用结构2的醛基分子的柠檬醛、使用结构1的醛基分子的戊二醛、使用结构3的醛基分子的(e,e)-2,4-己二烯醛和使用结构4的醛基分子的香草醛中的一种。

10、在一种可选方案中：所述十三种结构式所对应的物质分别为：具有所述小分子r1结构为磺酸化后的2,3,3-三甲基-4,5-苯并-3h-吲哚、具有所述小分子r2结构为磺酸化后的2,3,3-三甲基-3h-吲哚、具有所述小分子r3结构为磺酸化后的2-甲基苯并[c,d]吲哚、具有所述小分子r4结构为乙基化后的2,3,3-三甲基-4,5-苯并-3h-吲哚、具有所述小分子r5结构为乙基化后的2,3,3-三甲基-3h-吲哚，具有所述小分子r6结构为乙基化后的2-甲基苯并[c,d]吲哚、具有所述小分子r7甲基化后的桔皮素、具有所述小分子r8甲基化后的大豆素、具有所述小分子r9甲基化后的白杨素、具有所述小分子r10甲基化后的芹菜素、具有所述小分子r11甲基化后的木犀草素、具有所述小分子r12甲基化后的槲皮素和具有所述小分子r13结构为羧酸化后的2,3,3-三甲基-3h-吲哚。

11、一种如上述所述的近红外分子探针碳化聚合物点的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：

12、s1：将所述的前体结构1:1溶于乙醇水中并混合溶液形成反应液，所述反应液中前体结构的浓度为25％；

13、s2：反应液通过水热法高温高压在200℃环境下，反应12-96小时得反应液二，呈棕褐色液体；

14、s3：反应液二通过500da或1000da透析袋在二次水环境下透析24小时并富集冻干获得醛基碳化聚合物点；

15、s4：将所述小分子物质、醛基碳化聚合物点和醋酸钾溶于醋酸酐或者甲苯：正丁醇混合溶液中得反应液三，所述反应液三3中小分子结构与醛基碳化聚合物点得质量比为4：1或5：1或8：1或10：1，所得反应液三中醋酸钾浓度为1mg/ml，所得反应液中醛基碳化聚合物点得浓度为50mg/ml；

16、s5：随后在20-60℃温度条件下，加热反应2-24小时，得到反应液四；

17、s6：使用3000da、1000da或500da规格的透析袋对反应液四在二次水或乙醇环境下，进行透析24小时或48小时，得近红外碳化聚合物点。

18、在一种可选方案中：在步骤s1中，乙醇含量为50％且物质浓度为25％。

19、在一种可选方案中：上述所述的近红外分子探针碳化聚合物点在制备近红外一区与二区作为荧光分子成像中的应用。

20、在一种可选方案中：所述近红外一区是波长在700-900纳米的近红外光波段，所述，所述近红外二区是波长在1000-1500纳米的近红外光波段。

21、在一种可选方案中：用于荧光分子成像的显像剂可应用于各种细胞、组织或其他活体生物中的成像。

22、相较于现有技术，本发明的有益效果如下：

23、本发明所提供的近红外碳化聚合物点展现了在体内出色的生物相容性，其在近红外二区表现出高量子产率、优越的光学性能和卓越的稳定性，呈现出强烈的亮度，在荧光成像和分子成像应用方面具备卓越的成像效果。通过强调碳化聚合物点的这些特性，本发明成功强化了花菁结构的分子态发光中心，获得了卓越的抗光漂白能力，同时保留了这类结构与蛋白相互作用的增强效应，从而在血管造影方面展现出卓越的性能。

24、由于碳化聚合物点本身的粒子特性，本发明可通过静脉注射或口服途径，有效地被被动地富集到存在炎症的肠道部位。这种被动地的富集特性为急性结肠炎的疾病程度评估提供了无创性监测方法，使其有望成为临床诊断的强力造影剂。特别值得一提的是，本发明通过脂质体包覆后，进一步加强了碳化聚合物点对急性结肠炎炎症患处的有效靶向性。在一个12小时的时间窗口内，本发明成功实现了对急性结肠炎疾病程度的实时评估。

25、这项技术的临床应用潜力巨大，不仅提供了高度精准的血管造影，还实现了对炎症部位的主动靶向监测，为急性结肠炎等相关疾病的诊断和治疗提供了创新性的解决方案。

技术特征：

1.一种近红外分子探针碳化聚合物点，其特征在于，所述近红外分子探针碳化聚合物点基于两步法自下而上获得，两步法分别是第一步水热反应形成醛基碳化聚合物点和第二步通过knoevenagel缩合与发光小分子或天然药物反应形成具有连续共轭结构的分子态发光中心，其中，步醛基碳化聚合物点是利用前体结构通过高压水热反应制备得到，所述的发光小分子或天然药物通过knoevenagel缩合与醛基碳核形成共价结合产物，每单位物质的量的醛基碳核上修饰2-8单位物质量的小分子物质，这些小分子物质可以与碳核表面的醛基以及共轭醛基形成连续共轭结构并形成分子态发光中心。

2.根据权利要求1所述的近红外分子探针碳化聚合物点，其特征在于，所述前体结构的以下结构式中的其中一种，

3.根据权利要求1所述的近红外分子探针碳化聚合物点，其特征在于，所述小分子物质是利用了如下十三种结构式的任意一种或多种物质混合制备得到：

4.根据权利要求2所述的近红外分子探针碳化聚合物点，其特征在于，所述前体结构为使用结构2的醛基分子的柠檬醛、使用结构1的醛基分子的戊二醛、使用结构3的醛基分子的(e,e)-2,4-己二烯醛和使用结构4的醛基分子的香草醛中的一种。

5.根据权利要求3所述的近红外分子探针碳化聚合物点，其特征在于，所述十三种结构式所对应的物质分别为：具有所述小分子r1结构为磺酸化后的2,3,3-三甲基-4,5-苯并-3h-吲哚、具有所述小分子r2结构为磺酸化后的2,3,3-三甲基-3h-吲哚、具有所述小分子r3结构为磺酸化后的2-甲基苯并[c,d]吲哚、具有所述小分子r4结构为乙基化后的2,3,3-三甲基-4,5-苯并-3h-吲哚、具有所述小分子r5结构为乙基化后的2,3,3-三甲基-3h-吲哚，具有所述小分子r6结构为乙基化后的2-甲基苯并[c,d]吲哚、具有所述小分子r7甲基化后的桔皮素、具有所述小分子r8甲基化后的大豆素、具有所述小分子r9甲基化后的白杨素、具有所述小分子r10甲基化后的芹菜素、具有所述小分子r11甲基化后的木犀草素、具有所述小分子r12甲基化后的槲皮素和具有所述小分子r13结构为羧酸化后的2,3,3-三甲基-3h-吲哚。

6.一种如权利要求1-6任一项所述的近红外分子探针碳化聚合物点的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：s1：将所述的前体结构1:1溶于乙醇水中并混合溶液形成反应液，所述反应液中前体结构的浓度为25％；

7.根据权利要求6所述的近红外分子探针碳化聚合物点的合成方法，其特征在于，在步骤s1中，乙醇含量为50％且物质浓度为25％。

8.权利要求1-3任一项所述的近红外分子探针碳化聚合物点在制备近红外一区与二区作为荧光分子成像中的应用。

9.根据权利要求8所述的近红外分子探针碳化聚合物点在制备近红外一区与二区作为荧光分子成像中的应用，其特征在于，所述近红外一区是波长在700-900纳米的近红外光波段，所述，所述近红外二区是波长在1000-1500纳米的近红外光波段。

10.根据权利要求8所述的近红外分子探针碳化聚合物点在制备近红外一区与二区作为荧光分子成像中的应用，其特征在于，用于荧光分子成像的显像剂可应用于各种细胞、组织或其他活体生物中的成像。

技术总结本发明公开了一种近红外分子探针碳化聚合物点、合成方法及其应用，涉及近红外分子探针成像技术领域，所述近红外分子探针碳化聚合物点基于两步法自下而上获得，两步法分别是第一步水热反应形成醛基碳化聚合物点和第二步通过Knoevenage l缩合与发光小分子或天然药物反应形成具有连续共轭结构的分子态发光中心。本发明所提供的近红外碳化聚合物点展现了在体内出色的生物相容性，其在近红外二区表现出高量子产率、优越的光学性能和卓越的稳定性，呈现出强烈的亮度，在荧光成像和分子成像应用方面具备卓越的成像效果。技术研发人员：张松灵,朱守俊,韩天阳受保护的技术使用者：吉林大学第一医院技术研发日：技术公布日：2024/6/23