RU2800291C1 - Water soluble molecular polyfluorene brushes emitting white light - Google Patents
Water soluble molecular polyfluorene brushes emitting white light Download PDFInfo
- Publication number
- RU2800291C1 RU2800291C1 RU2022129902A RU2022129902A RU2800291C1 RU 2800291 C1 RU2800291 C1 RU 2800291C1 RU 2022129902 A RU2022129902 A RU 2022129902A RU 2022129902 A RU2022129902 A RU 2022129902A RU 2800291 C1 RU2800291 C1 RU 2800291C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- polyfluorene
- side chains
- brushes
- methacrylate
- poly
- Prior art date
Links
- 229920002098 polyfluorene Polymers 0.000 title claims abstract description 46
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title description 20
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 42
- 229920002845 Poly(methacrylic acid) Polymers 0.000 claims abstract description 31
- YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N Dichloromethane Chemical compound ClCCl YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 17
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims abstract description 16
- DTQVDTLACAAQTR-UHFFFAOYSA-N Trifluoroacetic acid Chemical compound OC(=O)C(F)(F)F DTQVDTLACAAQTR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 14
- NLKNQRATVPKPDG-UHFFFAOYSA-M potassium iodide Chemical compound [K+].[I-] NLKNQRATVPKPDG-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 14
- 125000000999 tert-butyl group Chemical group [H]C([H])([H])C(*)(C([H])([H])[H])C([H])([H])[H] 0.000 claims abstract description 12
- 229920002818 (Hydroxyethyl)methacrylate Polymers 0.000 claims abstract description 10
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 claims abstract description 10
- SJMYWORNLPSJQO-UHFFFAOYSA-N tert-butyl 2-methylprop-2-enoate Chemical compound CC(=C)C(=O)OC(C)(C)C SJMYWORNLPSJQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 6
- UKODFQOELJFMII-UHFFFAOYSA-N pentamethyldiethylenetriamine Chemical compound CN(C)CCN(C)CCN(C)C UKODFQOELJFMII-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- MGADZUXDNSDTHW-UHFFFAOYSA-N 2H-pyran Chemical compound C1OC=CC=C1 MGADZUXDNSDTHW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 238000006068 polycondensation reaction Methods 0.000 claims abstract description 5
- 229910021589 Copper(I) bromide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 239000012467 final product Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 claims abstract description 4
- XNWFRZJHXBZDAG-UHFFFAOYSA-N 2-METHOXYETHANOL Chemical compound COCCO XNWFRZJHXBZDAG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 claims abstract description 3
- NKNDPYCGAZPOFS-UHFFFAOYSA-M copper(i) bromide Chemical compound Br[Cu] NKNDPYCGAZPOFS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 3
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims abstract description 3
- 239000000178 monomer Substances 0.000 claims abstract description 3
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 claims abstract description 3
- 238000011282 treatment Methods 0.000 claims abstract description 3
- YOCIJWAHRAJQFT-UHFFFAOYSA-N 2-bromo-2-methylpropanoyl bromide Chemical compound CC(C)(Br)C(Br)=O YOCIJWAHRAJQFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 238000012986 modification Methods 0.000 claims description 4
- 230000004048 modification Effects 0.000 claims description 4
- 238000002428 photodynamic therapy Methods 0.000 abstract description 12
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 abstract description 7
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 abstract description 5
- 230000003381 solubilizing effect Effects 0.000 abstract description 4
- 238000012377 drug delivery Methods 0.000 abstract description 3
- 239000003094 microcapsule Substances 0.000 abstract description 3
- 239000002088 nanocapsule Substances 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- -1 (2,7-dibromo-9H-fluorene-9,9-diyl) bis (hexane-6,1-diyl) Chemical group 0.000 abstract description 2
- DHXVGJBLRPWPCS-UHFFFAOYSA-N Tetrahydropyran Chemical compound C1CCOCC1 DHXVGJBLRPWPCS-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 239000003814 drug Substances 0.000 abstract description 2
- 125000003827 glycol group Chemical group 0.000 abstract description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 abstract 2
- CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-M Bromide Chemical compound [Br-] CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-M 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 42
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 36
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 32
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 32
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 22
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 18
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 16
- XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acetate Chemical compound CCOC(C)=O XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N Dimethylsulphoxide Chemical compound CS(C)=O IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 10
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 10
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 7
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 6
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 6
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 6
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 6
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 5
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 description 5
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 5
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 5
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 101710141544 Allatotropin-related peptide Proteins 0.000 description 4
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- WOBHKFSMXKNTIM-UHFFFAOYSA-N Hydroxyethyl methacrylate Chemical compound CC(=C)C(=O)OCCO WOBHKFSMXKNTIM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 4
- 238000010560 atom transfer radical polymerization reaction Methods 0.000 description 4
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 4
- 229920000547 conjugated polymer Polymers 0.000 description 4
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 4
- 239000003480 eluent Substances 0.000 description 4
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 description 4
- CWSSIUJITPYGLK-UHFFFAOYSA-N 2-(6-bromohexoxy)oxane Chemical compound BrCCCCCCOC1CCCCO1 CWSSIUJITPYGLK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 206010028980 Neoplasm Diseases 0.000 description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- ZMANZCXQSJIPKH-UHFFFAOYSA-N Triethylamine Chemical compound CCN(CC)CC ZMANZCXQSJIPKH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000000693 micelle Substances 0.000 description 3
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920000867 polyelectrolyte Polymers 0.000 description 3
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 3
- 238000006862 quantum yield reaction Methods 0.000 description 3
- DNIAPMSPPWPWGF-VKHMYHEASA-N (+)-propylene glycol Chemical compound C[C@H](O)CO DNIAPMSPPWPWGF-VKHMYHEASA-N 0.000 description 2
- FNQJDLTXOVEEFB-UHFFFAOYSA-N 1,2,3-benzothiadiazole Chemical compound C1=CC=C2SN=NC2=C1 FNQJDLTXOVEEFB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- YPFDHNVEDLHUCE-UHFFFAOYSA-N 1,3-propanediol Substances OCCCO YPFDHNVEDLHUCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005160 1H NMR spectroscopy Methods 0.000 description 2
- PBYNWLUZHVZCOK-UHFFFAOYSA-N 2-[6-[2,7-dibromo-9-[6-(oxan-2-yloxy)hexyl]fluoren-9-yl]hexoxy]oxane Chemical compound BrC1=CC=2C(C3=CC(=CC=C3C=2C=C1)Br)(CCCCCCOC1OCCCC1)CCCCCCOC1OCCCC1 PBYNWLUZHVZCOK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FEOWHLLJXAECMU-UHFFFAOYSA-N 4,7-dibromo-2,1,3-benzothiadiazole Chemical compound BrC1=CC=C(Br)C2=NSN=C12 FEOWHLLJXAECMU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000005964 Acibenzolar-S-methyl Substances 0.000 description 2
- HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N Chloroform Chemical compound ClC(Cl)Cl HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910021591 Copper(I) chloride Inorganic materials 0.000 description 2
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 102000016943 Muramidase Human genes 0.000 description 2
- 108010014251 Muramidase Proteins 0.000 description 2
- 108010062010 N-Acetylmuramoyl-L-alanine Amidase Proteins 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 108020004459 Small interfering RNA Proteins 0.000 description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 description 2
- 238000005903 acid hydrolysis reaction Methods 0.000 description 2
- 239000002246 antineoplastic agent Substances 0.000 description 2
- 229940041181 antineoplastic drug Drugs 0.000 description 2
- 239000012300 argon atmosphere Substances 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- IOJUPLGTWVMSFF-UHFFFAOYSA-N benzothiazole Chemical compound C1=CC=C2SC=NC2=C1 IOJUPLGTWVMSFF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012620 biological material Substances 0.000 description 2
- 238000004440 column chromatography Methods 0.000 description 2
- OXBLHERUFWYNTN-UHFFFAOYSA-M copper(I) chloride Chemical compound [Cu]Cl OXBLHERUFWYNTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000000502 dialysis Methods 0.000 description 2
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 2
- 238000002189 fluorescence spectrum Methods 0.000 description 2
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 239000004325 lysozyme Substances 0.000 description 2
- 229960000274 lysozyme Drugs 0.000 description 2
- 235000010335 lysozyme Nutrition 0.000 description 2
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 description 2
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003504 photosensitizing agent Substances 0.000 description 2
- 229920002246 poly[2-(dimethylamino)ethyl methacrylate] polymer Polymers 0.000 description 2
- 229920000166 polytrimethylene carbonate Polymers 0.000 description 2
- BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L potassium carbonate Chemical compound [K+].[K+].[O-]C([O-])=O BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 description 2
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- JOXIMZWYDAKGHI-UHFFFAOYSA-N toluene-4-sulfonic acid Chemical compound CC1=CC=C(S(O)(=O)=O)C=C1 JOXIMZWYDAKGHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RIOQSEWOXXDEQQ-UHFFFAOYSA-N triphenylphosphine Chemical compound C1=CC=CC=C1P(C=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1 RIOQSEWOXXDEQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000439 tumor marker Substances 0.000 description 2
- OJMAUBALNSWGDC-UHFFFAOYSA-N 2,7-dibromo-9,9-bis(6-bromohexyl)fluorene Chemical compound C1=C(Br)C=C2C(CCCCCCBr)(CCCCCCBr)C3=CC(Br)=CC=C3C2=C1 OJMAUBALNSWGDC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AVXFJPFSWLMKSG-UHFFFAOYSA-N 2,7-dibromo-9h-fluorene Chemical compound BrC1=CC=C2C3=CC=C(Br)C=C3CC2=C1 AVXFJPFSWLMKSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IMSODMZESSGVBE-UHFFFAOYSA-N 2-Oxazoline Chemical compound C1CN=CO1 IMSODMZESSGVBE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CSDQQAQKBAQLLE-UHFFFAOYSA-N 4-(4-chlorophenyl)-4,5,6,7-tetrahydrothieno[3,2-c]pyridine Chemical compound C1=CC(Cl)=CC=C1C1C(C=CS2)=C2CCN1 CSDQQAQKBAQLLE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241001264766 Callistemon Species 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BUDQDWGNQVEFAC-UHFFFAOYSA-N Dihydropyran Chemical compound C1COC=CC1 BUDQDWGNQVEFAC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004566 IR spectroscopy Methods 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- 238000012404 In vitro experiment Methods 0.000 description 1
- CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-M Methacrylate Chemical compound CC(=C)C([O-])=O CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- KWYHDKDOAIKMQN-UHFFFAOYSA-N N,N,N',N'-tetramethylethylenediamine Chemical compound CN(C)CCN(C)C KWYHDKDOAIKMQN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000037062 Polyps Diseases 0.000 description 1
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 1
- PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L Sodium Sulfate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=O PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000035508 accumulation Effects 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 125000001931 aliphatic group Chemical group 0.000 description 1
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 1
- 238000012984 biological imaging Methods 0.000 description 1
- 201000011510 cancer Diseases 0.000 description 1
- 125000002915 carbonyl group Chemical group [*:2]C([*:1])=O 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 238000010538 cationic polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 1
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000002512 chemotherapy Methods 0.000 description 1
- 239000010415 colloidal nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 238000002648 combination therapy Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000008034 disappearance Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- RMBPEFMHABBEKP-UHFFFAOYSA-N fluorene Chemical compound C1=CC=C2C3=C[CH]C=CC3=CC2=C1 RMBPEFMHABBEKP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004108 freeze drying Methods 0.000 description 1
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 1
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 1
- 238000007306 functionalization reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005227 gel permeation chromatography Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 229920000578 graft copolymer Polymers 0.000 description 1
- WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N hydroxyacetaldehyde Natural products OCC=O WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000001727 in vivo Methods 0.000 description 1
- 238000002329 infrared spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- INQOMBQAUSQDDS-UHFFFAOYSA-N iodomethane Chemical compound IC INQOMBQAUSQDDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011898 label-free detection Methods 0.000 description 1
- 239000003446 ligand Substances 0.000 description 1
- 230000004807 localization Effects 0.000 description 1
- 238000001748 luminescence spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 150000004702 methyl esters Chemical class 0.000 description 1
- XKBGEWXEAPTVCK-UHFFFAOYSA-M methyltrioctylammonium chloride Chemical compound [Cl-].CCCCCCCC[N+](C)(CCCCCCCC)CCCCCCCC XKBGEWXEAPTVCK-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000002114 nanocomposite Substances 0.000 description 1
- NIHNNTQXNPWCJQ-UHFFFAOYSA-N o-biphenylenemethane Natural products C1=CC=C2CC3=CC=CC=C3C2=C1 NIHNNTQXNPWCJQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011275 oncology therapy Methods 0.000 description 1
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 1
- 239000012074 organic phase Substances 0.000 description 1
- 239000004632 polycaprolactone Substances 0.000 description 1
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 1
- 229910000027 potassium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229940002612 prodrug Drugs 0.000 description 1
- 239000000651 prodrug Substances 0.000 description 1
- 238000000425 proton nuclear magnetic resonance spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 1
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 1
- 238000010526 radical polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000007142 ring opening reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 229910052938 sodium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011152 sodium sulphate Nutrition 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000007928 solubilization Effects 0.000 description 1
- 238000005063 solubilization Methods 0.000 description 1
- 238000011895 specific detection Methods 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
- 238000000859 sublimation Methods 0.000 description 1
- 230000008022 sublimation Effects 0.000 description 1
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- NRTLTGGGUQIRRT-UHFFFAOYSA-N triethylazanium;bromide Chemical compound [Br-].CC[NH+](CC)CC NRTLTGGGUQIRRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 210000004881 tumor cell Anatomy 0.000 description 1
- 238000005292 vacuum distillation Methods 0.000 description 1
- 125000000391 vinyl group Chemical group [H]C([*])=C([H])[H] 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к химии высокомолекулярных соединений, а именно к новым соединениям водорастворимых молекулярных щеток с полифлуореновой основной цепью и боковыми цепями полиметакриловой кислоты или поли(олигоэтиленгликоль)метакрилата.The invention relates to the chemistry of macromolecular compounds, namely to new compounds of water-soluble molecular brushes with a polyfluorene main chain and side chains of polymethacrylic acid or poly(oligoethylene glycol)methacrylate.
В настоящее время актуальной задачей является создание новых функциональных полимерных материалов, которые могут найти применение в биомедицине, диагностике, оптоэлектронике и других высокотехнологичных областях. Важным направлением в данной области является развитие разветвленных полимерных систем с хорошо определенной контролируемой структурой. Ярким представителем подобных систем являются молекулярные полимерные щетки, представляющие собой привитые сополимеры, состоящие из “скелета” основной цепи и ковалентно присоединенных к нему боковых цепей. В литературе много данных по плотно привитым полимерным щеткам с виниловой основной цепью, но относительно мало информации по полимерным щеткам с поликонденсационной основной цепью. Однако такие системы представляют особый интерес, так как в пространство между менее плотно привитыми гидрофильными боковыми цепями можно инкапсулировать гидрофобные лекарства, например, агенты фотодинамической терапии. Это продемонстрировано в работах (Yakimansky A.V., Meleshko T.K., Ilgach D.M., Bauman M.A., Anan’eva T.D., Klapshina L.G., Lermontova S.A., Balalaeva I.V., Douglas W.E. Novel regular polyimide-graft-(polymethacrylic acid) brushes: Synthesis and possible applications as nanocontainers of cyanoporphyrazine agents for photodynamic therapy. J. Polym. Sci. Part A: Polym. Chem. 2013. V. 51. No. 20. P. 4267-4281 и Shilyagina N.Y., Peskova N.N., Lermontova S.A., Brilkina A.A., Vodeneev V.A., Yakimansky A.V., Klapshina L.G., Balalaeva I.V. Effective delivery of porphyrazine photosensitizers to cancer cells by polymer brush nanocontainers. Journal of Biophotonics. 2017. V. 10. No. 9. P. 1189-1197). Были разработаны методы получения новых молекулярных щеток с полиимидной основной цепью и боковыми цепями поли-трет-бутилметакрилата путем контролируемой радикальной полимеризации (ATRP) на мультицентровых макроинициаторах на основе модифицированных гидроксилсодержащих полиимидов. С помощью модификации боковых цепей таких щеток путем снятия трет-бутильной защиты в кислой среде получены амфифильные полиимидные щетки с боковыми цепями полиметакриловой кислоты. Было показано, что такие полиимидные щетки, растворимые в спирте и воде, могут использоваться в качестве наноконтейнеров для порфиразиновых агентов фотодинамической терапии рака и для создания нанокомпозитных мультислойных прочных оболочек полых микро- и нанокапсул для различных приложений. В данных работах было продемонстрировано, что молекулярные щетки с основной полиимидной цепью и боковыми цепями полиметакриловой кислоты обеспечивают высокую эффективность и селективность доставки агентов фотодинамической терапии, таких как цианопорфиразины в клетки различных опухолей, что было показано экспериментами in vivo и in vitro.Currently, an urgent task is to create new functional polymeric materials that can be used in biomedicine, diagnostics, optoelectronics, and other high-tech areas. An important direction in this area is the development of branched polymer systems with a well-defined controlled structure. Molecular polymeric brushes, which are graft copolymers consisting of a “skeleton” of the main chain and side chains covalently attached to it, are a striking representative of such systems. There are many data in the literature on densely grafted vinyl backbone polymer brushes, but relatively little information on polycondensation backbone polymer brushes. However, such systems are of particular interest because hydrophobic drugs, such as photodynamic therapy agents, can be encapsulated in the space between the less tightly grafted hydrophilic side chains. This was demonstrated in the works (Yakimansky A.V., Meleshko T.K., Ilgach D.M., Bauman M.A., Anan’eva T.D., Klapshina L.G., Lermontova S.A., Balalaeva I.V., Douglas W.E. Novel regular polyimide-graft-(polymethacrylic acid) brushes: Synthesis and possible applications as nanocontainers of cyanopor phyrazine agents for photodynamic therapy J. Polym Sci Part A: Polym Chem 2013 V 51 No 20 P 4267-4281 and Shilyagina N.Y., Peskova N.N., Lermontova S.A., Brilkina A.A., Vodeneev V.A., Yakimansky A.V., Klapshina L.G., Balalaeva I. V. Effective delivery of porphyrazine photosensitizers to cancer cells by polymer brush nanocontainers Journal of Biophotonics 2017 V 10 No 9 P 1189-1197 Methods have been developed to obtain new molecular brushes with a polyimide backbone and side chains of poly-tert-butyl methacrylate by controlled radical polymerization (ATRP) on multicenter macroinitiators based on modified hydroxyl-containing polyimides. By modifying the side chains of such brushes by removing the tert-butyl protection in an acidic medium, amphiphilic polyimide brushes with polymethacrylic acid side chains were obtained. It has been shown that such polyimide brushes, soluble in alcohol and water, can be used as nanocontainers for porphyrazine agents in photodynamic cancer therapy and to create nanocomposite multilayer strong shells of hollow micro- and nanocapsules for various applications. In these works, it was demonstrated that molecular brushes with a polyimide main chain and polymethacrylic acid side chains provide high efficiency and selectivity in the delivery of photodynamic therapy agents, such as cyanoporphyrazines, to various tumor cells, which was shown by in vivo and in vitro experiments.
В последнее время активно развивается направление по синтезу люминесцирующих амфифильных полимерных щеток на основе сопряженных полимеров - полифлуоренов. Данные системы обладают несомненным преимуществом - они люминесцируют с высокими квантовыми выходами, что может быть использовано в различных областях биомедицины. Спектром люминесценции можно управлять путем вариации структуры полифлуорена.Recently, the direction of the synthesis of luminescent amphiphilic polymer brushes based on conjugated polymers - polyfluorenes has been actively developed. These systems have an undeniable advantage - they luminesce with high quantum yields, which can be used in various fields of biomedicine. The luminescence spectrum can be controlled by varying the structure of the polyfluorene.
В работах китайских ученых (Zhang Z., Lu X., Fan Q., Hu W., Huang W. Conjugated polyelectrolyte brushes with extremely high charge density for improved energy transfer and fluorescence quenching applications. Polym. Chem. 2011. V. 2. No. 10. P. 2369-2377 и Zhao H., Hu W., Ma H., Jiang R., Tang Y., Ji Y., Hou B., Deng W., Fan Q. Photo-Induced Charge-Variable Conjugated Polyelectrolyte Brushes Encapsulating Upconversion Nanoparticles for Promoted siRNA Release and Collaborative Photodynamic Therapy under NIR Light Irradiation. Adv. Funct. Mater. 2017. V. 27. P. 1702592) разработан способ получения водорастворимых полимерных щеток с полифлуореновой основной цепью и боковыми цепями поли-N,N-диметиламиноэтилметакрилата методом ATRP на полифлуореновом макроинициаторе. Полученные полимерные щетки люминесцируют синим светом с квантовым выходом 52% и могут быть кватернизованы для придания им новых свойств. Например, были получены объекты с цвиттер-ионной природой. Они были применены для покрытия апконверсионных наночастиц для фотодинамической терапии, которые также несли в себе малые интерфирирующие РНК за счет связывания с катионом от полимерных щеток.In the works of Chinese scientists (Zhang Z., Lu X., Fan Q., Hu W., Huang W. Conjugated polyelectrolyte brushes with extremely high charge density for improved energy transfer and fluorescence quenching applications. Polym. Chem. 2011. V. 2. No. 10. P. 2369-2377 and Zhao H., Hu W., Ma H., Jiang R., Tang Y., Ji Y., Hou B., Deng W., Fan Q. Photo-Induced Charge-Variable Conjugated Polyelectrolyte Brushes Encapsulating Upconversion Nanoparticles for Promoted siRNA Release and Collaborative Photodynamic Therapy under NIR Light Irradiation Adv. Funct. Mater 2017 V 27 P 1702592 yu and side chains of poly-N,N-dimethylaminoethyl methacrylate by the ATRP method on a polyfluorene macroinitiator. The resulting polymer brushes luminesce with blue light with a quantum yield of 52% and can be quaternized to give them new properties. For example, objects with a zwitterionic nature were obtained. They were applied to coat upconversion nanoparticles for photodynamic therapy, which also carried small interfering RNAs by binding to the cation from the polymer brushes.
Также в работе (Ji Y., Lu F., Hu W., Zhao H., Tang Y., Li B., Hu X., Li X., Lu X., Fan Q., Huang W. Tandem activated photodynamic and chemotherapy: Using pH-Sensitive nanosystems to realize different tumour distributions of photosensitizer/prodrug for amplified combination therapy. Biomaterials. 2019. V. 219. P. 119393) были созданы pH-чувствительные наночастицы для фотодинамической терапии, содержащие полифлуореновую цвиттер-ионную щетку.Also in the work (Ji Y., Lu F., Hu W., Zhao H., Tang Y., Li B., Hu X., Li X., Lu X., Fan Q., Huang W. Tandem activated photodynamic and chemotherapy: Using pH-Sensitive nanosystems to realize different tumor distributions of photosensitizer/prodrug for amplified combination therapy. Biomaterials. 2019. V. 219. P. 119393), pH- sensitive nanoparticles for photodynamic therapy containing a polyfluorene zwitterionic brush.
В работе (Gu P., Liu X., Tian Y., Zhang L., Huang Y., Su S., Feng X., Fan Q., Huang W. A novel visible detection strategy for lysozyme based on gold nanoparticles and conjugated polymer brush. Sensors and Actuators B. 2017. V. 246. P. 78-84) описана методика создания сенсора на лизоцим на основе наночастиц золота и полифлуореновой щетки, содержащей в основной цепи 1 мол.% бензотиазола, с боковыми цепями поли-N,N-диметиламиноэтилметакрилата, кватернизованными метилиодидом. Аналогичная полимерная щетка была использована для создания методики детектирования опухолевого маркера (X. Liu, L. Shi, Z. Zhang, Q. Fan, Y. Huang, S. Su, C. Fan, L. Wang, W. Huang. Monodispersed nanoparticles of conjugated polyelectrolyte brush with high charge density for rapid, specific and label-free detection of tumor marker. Analyst. 2015. V. 140. P. 1842-1846).The work (Gu P., Liu X., Tian Y., Zhang L., Huang Y., Su S., Feng X., Fan Q., Huang W. A novel visible detection strategy for lysozyme based on gold nanoparticles and conjugated polymer brush. Sensors and Actuators B. 2017. V. 246. P. 78-84) describes a technique for creating a sensor for lysozyme based on gold nanoparticles and polyp luorene brush containing 1 mol.% benzothiazole in the main chain, with side chains of poly-N,N-dimethylaminoethyl methacrylate quaternized with methyl iodide. A similar polymer brush was used to create a technique for tumor marker detection (X. Liu, L. Shi, Z. Zhang, Q. Fan, Y. Huang, S. Su, C. Fan, L. Wang, W. Huang. Monodispersed nanoparticles of conjugated polyelectrolyte brush with high charge density for rapid, specific and label-free detection of tumor marker. Analyst. 2015. V. 140. P. 18 42-1846).
В работах ученых (Yang C., Liu H., Zhang Y., Xu Z., Wang X., Cao B., Wang M. Hydrophobic-sheath segregated macromolecular fluorophores: colloidal nanoparticles of polycaprolactone-grafted conjugated polymers with bright far-red/near-infrared emission for biological imaging. Biomacromolecules. 2016. V. 17 No. 5. P. 1673-1683 и Yang C., Huang S., Wang X., Wang M. Theranostic unimolecular micelles of highly fluorescent conjugated polymer bottlebrushes for far red/near infrared bioimaging and efficient anticancer drug delivery. Polym. Chem. 2016. V. 7. No. 48. P. 7455-7468.) разработан синтез полифлуореновых щеток с боковыми цепями поли-капролактона и сополимера поли-капролактон-блок-поли-олигоэтиленгликольметакрилата, люминесцирующих в красной области спектра. Данные амфифильные полимерные системы образуют мицеллы и могут быть использованы для создания систем солюбилизации и направленной доставки гидрофобных веществ. Аналогичный полифлуорен, излучающий красный свет, был использован в качестве макроинициатора для прививки методом RAFT сополимера, содержащего гидрофобную часть с противораковым лекарством - каптотецином, присоединенным через дисульфидный мостик, и гидрофильную - поли(олигоэтиленгликоль)метакрилат (Yang C., Huang S., Jia T., Peng Y., Wei X., Wang M. Sub-10 nm Theranostic Unimolecular Micelles with High Tumor-Specific Accumulation, Retention, and Inhibitory Effect. ACS Applied Bio Materials. 2019. V. 2. No. 10. P. 4142-4153).In the works of scientists (Yang C., Liu H., Zhang Y., Xu Z., Wang X., Cao B., Wang M. Hydrophobic-sheath segregated macromolecular fluorophores: colloidal nanoparticles of polycaprolactone-grafted conjugated polymers with bright far-red/near-infrared emission for biological imaging. Biomacromolecules. 2016. V. 17 No. 5. P. 1 673-1683 and Yang C., Huang S., Wang X., Wang M. Theranostic unimolecular micelles of highly fluorescent conjugated polymer bottlebrushes for far red/near infrared bioimaging and efficient anticancer drug delivery. Polym. Chem. 2016. V. 7. No. 48. P. 7455-7468. poly-caprolactone and a copolymer of poly-caprolactone-block-poly-oligoethylene glycol methacrylate, luminescing in the red region of the spectrum. These amphiphilic polymer systems form micelles and can be used to create systems for solubilization and targeted delivery of hydrophobic substances. A similar polyfluorene emitting red light was used as a macroinitiator for RAFT grafting of a copolymer containing a hydrophobic part with an anticancer drug, captothecin, attached through a disulfide bridge, and a hydrophilic part, poly(oligoethylene glycol)methacrylate (Yang C., Huang S., Jia T., Peng Y., Wei X., Wang M. Sub-10 nm Theranostic Uni molecular Micelles with High Tumor-Specific Accumulation, Retention, and Inhibitory Effect ACS Applied Bio Materials 2019 V 2 No 10 P 4142-4153).
В патенте РФ № 2750037 описаны молекулярные щетки, которые представляют собой макромолекулы полиметакриловой кислоты, привитые одним концом к целлюлозе. Они были получены в несколько стадий. Сначала модифицировали гидроксильные группы целлюлозы α-бромизобутироил бромидом. Далее провели ATRP трет-бутилметакрилата от целлюлозного макроинициатора. Так были получены полимерные щетки с боковыми цепями поли-трет-бутилметакрилата, которые кислотным гидролизом трифторуксусной кислотой были превращены в амфифильную щетку с боковыми цепями полиметакриловой кислоты. Данные полимерные щетки обладают водо- и спирторастворимостью. Они так же, как и описанные выше полимерные щетки с полиимидной основной цепью, способны солюбилизировать гидрофобные агенты фотодинамической терапии и отличаются тем, что являются биоразлагаемым материалом, который может быть легко удален из организма.RF patent No. 2750037 describes molecular brushes, which are polymethacrylic acid macromolecules grafted at one end to cellulose. They were obtained in several stages. First, the hydroxyl groups of cellulose were modified with α-bromoisobutyroyl bromide. Next, ATRP of tert-butyl methacrylate was carried out from the cellulose macroinitiator. In this way, polymeric brushes with poly-tert-butyl methacrylate side chains were obtained, which were converted by acid hydrolysis with trifluoroacetic acid into an amphiphilic brush with polymethacrylic acid side chains. These polymer brushes are water and alcohol soluble. They, like the polymeric brushes with a polyimide backbone described above, are capable of solubilizing hydrophobic photodynamic therapy agents and are distinguished by being a biodegradable material that can be easily removed from the body.
Однако, описанные выше биосовместимые полимерные щетки на полиимидах и целлюлозе с боковыми цепями полиметакриловой кислоты не люминесцируют, что не позволяет определить механизм транспорта содержимого и локализацию щеток в клеточном пространстве.However, the biocompatible polymeric brushes on polyimides and cellulose with polymethacrylic acid side chains described above do not luminesce, which makes it impossible to determine the mechanism of content transport and localization of the brushes in the cellular space.
В патенте РФ № 2736483 описаны молекулярные люминесцирующие щетки с полифлуореновой основной цепью и боковыми цепями поли-алкилоксазолинов, которые обладают термочувствительностью и являются биосовместимыми и водорастворимыми. Данные полимерные щетки были синтезированы методом «прививка через» путем поликонденсации по Сузуки оксазолиновых макромономеров. Данные макромономеры получены путем катионной полимеризации с раскрытием цикла алкилоксазолинов, инициируемой 2,7-дибром-9,9-ди-(6-бромгексил) флуореном.RF Patent No. 2736483 describes molecular luminescent brushes with a polyfluorene main chain and side chains of poly-alkyloxazolines, which are thermally sensitive and are biocompatible and water soluble. These polymer brushes were synthesized by the "graft through" method by Suzuki polycondensation of oxazoline macromonomers. These macromonomers were obtained by ring-opening cationic polymerization of alkyloxazolines initiated by 2,7-dibromo-9,9-di-(6-bromohexyl)fluorene.
Недостатком данного метода является то, что у полученных полимерных щеток невысокая степень полимеризации основной цепи из-за стерических препятствий, а также имеются сложности с очисткой конечного продукта от примесей Pd катализатора и непрореагировавшего макромономера.The disadvantage of this method is that the resulting polymer brushes have a low degree of polymerization of the main chain due to steric hindrances, and there are also difficulties in purifying the final product from impurities of the Pd catalyst and unreacted macromonomer.
В патенте РФ № 2777171 разработаны полифлуореновые молекулярные щетки с боковыми цепями полиметакриловой кислоты, люминесцирующие синим светом. Получены они аналогично полиимидным щеткам. Синтезирован полифлуореновый мультицентровый макроинициатор путем модификации боковых гидроксильных групп полифлуорена α-бромизобутироил бромидом. Далее путем ATRP трет-бутилметакрилата от данного макроинициатора были получены полимерные щетки с боковыми цепями поли-трет-бутилметакрилата, которые кислотным гидролизом трифторуксусной кислотой были превращены в амфифильную щетку с боковыми цепями полиметакриловой кислоты. Данные полимерные щетки обладают водо- и спирторастворимостью. Они так же, как и описанные выше полимерные щетки с полиимидной и целлюлозной основной цепью, способны солюбилизировать гидрофобные агенты фотодинамической терапии, такие как цианопорфиразины.In the patent of the Russian Federation No. 2777171, polyfluorene molecular brushes with side chains of polymethacrylic acid, which luminesce with blue light, are developed. They are obtained similarly to polyimide brushes. A polyfluorene multicenter macroinitiator was synthesized by modifying the side hydroxyl groups of polyfluorene with α-bromoisobutyryl bromide. Further, polymeric brushes with poly-tert-butyl methacrylate side chains were obtained by ATRP of t-butyl methacrylate from this macroinitiator, which were converted into an amphiphilic brush with polymethacrylic acid side chains by acid hydrolysis with trifluoroacetic acid. These polymer brushes are water and alcohol soluble. They, like the polymeric brushes with polyimide and cellulose backbones described above, are capable of solubilizing hydrophobic photodynamic therapy agents such as cyanoporphyrazines.
Однако описанные выше полимерные щетки флуоресцируют синим светом. Синяя люминесценция недостаточно контрастна для биовизуализации. Поэтому перспективной задачей представляется модификация полифлуореновой цепи люминофорами, изменяющими цвет люминесценции, например, бензотиадиазолом.However, the polymer brushes described above fluoresce with blue light. Blue luminescence is not contrast enough for bioimaging. Therefore, a promising task is the modification of the polyfluorene chain with phosphors that change the color of luminescence, for example, benzothiadiazole.
Задачей предлагаемого изобретения является создание новых соединений - водорастворимых, биосовместимых полифлуореновых щеток с боковыми цепями полиметакриловой кислоты и поли(олигоэтиленгликоль)метакрилата, обладающих интенсивной белой люминесценцией, устойчивостью при хранении в условиях комнатной температуры, водорастворимостью, проявляющих амфифильные свойства.The objective of the invention is the creation of new compounds - water-soluble, biocompatible polyfluorene brushes with side chains of polymethacrylic acid and poly(oligoethylene glycol) methacrylate, with intense white luminescence, storage stability at room temperature, water solubility, exhibiting amphiphilic properties.
Указанная задача решается предлагаемым изобретением - разработка методики синтеза полифлуореновых щеток с боковыми цепями полиметакриловой кислоты и поли(олигоэтиленгликоль)метакрилата, излучающих белый свет.This problem is solved by the present invention - the development of a method for the synthesis of polyfluorene brushes with side chains of polymethacrylic acid and poly(oligoethylene glycol)methacrylate emitting white light.
Способ получения полифлуореновой щетки с боковыми цепями полиметакриловой кислоты и поли(олигоэтиленгликоль)метакрилата, включающий получение полифлуоренового мультицентрового макроинициатора путем синтеза мономера - 2,2'-(((2,7-дибром-9H-флуорен-9,9-диил) бис (гексан-6,1-диил)) бис (окси)) бис (тетрагидро-2H-пирана), синтез полифлуорена с боковыми защищенными гидроксильными группами методом поликонденсации по Сузуки, снятие пирановой защиты в боковых цепях полифлуорена и модификацию их α-бромизобутироил бромидом с добавлением иодида калия; взаимодействие полученного макроинициатора с трет-бутилметакрилатом или олигоэтиленгликоль метиловым эфиром метакрилатом с использованием толуола, бромида меди (I), N,N,N′,N′′,N′′-пентаметилдиэтилентриамина; обработку сополимера полифлуорена с поли-трет-бутилметакрилатными боковыми цепями в хлористом метилене трифторуксусной кислотой с получением конечного продукта общей структурной формулы:A method for producing a polyfluorene brush with side chains of polymethacrylic acid and poly(oligoethylene glycol)methacrylate, including the production of a polyfluorene multicenter macroinitiator by synthesizing the monomer pyran), the synthesis of polyfluorene with side protected hydroxyl groups by the Suzuki polycondensation method, the removal of pyran protection in the side chains of polyfluorene and their modification with α-bromoisobutyroyl bromide with the addition of potassium iodide; interaction of the obtained macroinitiator with tert-butyl methacrylate or oligoethylene glycol methyl ether methacrylate using toluene, copper (I) bromide, N,N,N',N'',N''-pentamethyldiethylenetriamine; treatment of a polyfluorene copolymer with poly-tert-butyl methacrylate side chains in methylene chloride with trifluoroacetic acid to obtain the final product of the general structural formula:
где:Where:
m - степень полимеризации боковой цепи цепи (20-150);m is the degree of polymerization of the side chain of the chain (20-150);
R: -COOH или -C(O)O(CH2CH2O)10CH3;R: -COOH or -C(O)O(CH 2 CH 2 O) 10 CH 3 ;
Mw основной цепи = 20 - 100 кДа.M w main chain = 20 - 100 kDa.
Предлагаемые в настоящей заявке молекулярные щетки с основной полифлуореновой цепью и боковыми цепями полиметакриловой кислоты и полиолигоэтиленгликольметакрилата обладают всеми достоинствами полиимидных щеток, но в отличие от них и от аналогичных целлюлозных щеток, описанных выше, флуоресцируют белым светом с высокими квантовыми выходами, что может быть использовано для создания систем диагностики в биомедицине и сенсоров. Кроме того, данные системы могут найти применение для создания светоизлучающих устройств.The molecular brushes proposed in this application with the main polyfluorene chain and side chains of polymethacrylic acid and polyoligoethylene glycol methacrylate have all the advantages of polyimide brushes, but unlike them and similar cellulose brushes described above, they fluoresce with white light with high quantum yields, which can be used to create diagnostic systems in biomedicine and sensors. In addition, these systems can be used to create light-emitting devices.
В патентной литературе не описано применение молекулярных щеток с основной полифлуореновой цепью и боковыми цепями полиметакриловой кислоты в качестве носителей для агентов фотодинамической терапии. The patent literature does not describe the use of molecular brushes with a polyfluorene backbone and polymethacrylic acid side chains as carriers for photodynamic therapy agents.
Данная работа выполнена при поддержке гранта Правительства Российской Федерации для государственной поддержки научных исследований, проводимых под руководством ведущих ученых (контракт 14.W03.31.0022) от 26.04.2018.This work was supported by a grant from the Government of the Russian Federation for state support of scientific research conducted under the guidance of leading scientists (contract 14.W03.31.0022) dated April 26, 2018.
В качестве исходных компонентов используют коммерческие реактивы: 6-бромгексанол-1 (97%), дигидропиран (97%), пара-толуолсульфокилота (98,5%), 2,7-дибромфлуорен (97%), -бромизобутирил бромид (98%), трифенилфосфин (99%), 9,9-диоктилфлуорен-2,7-диборной кислоты-бис(1,3-пропандиоловый) эфир (97%), тетракис(трифенилфосфит) палладия Pd(0)[PPh3]4 (99%), трикаприлметиламмоний хлорид (Aliquat® 336), пинаколиновый эфир фенилбороновой кислоты (97%), бром бензол (99%), металлический натрий (99,9%), триэтиламин (99,9%), N,N,N′,N′′,N′′-пентаметилдиэтилентриамин (99%, PMDETA), бромид меди (I) были приобретены в фирме Sigma-Aldrich и использованы без предварительной очистки. 4,7-дибромобензо-1,2,5-тиадиазол (95%, Sigma-Aldrich) очищен возгонкой перед использованием. Олигоэтиленгликоль метиловый эфир метакрилат (Mn=500, Sigma-Aldrich, ОЭГМА) очищен от ингибитора путем двухкратного пропускания через колонку, заполненную основной окисью аллюминия. Аргон высокой чистоты (99,998%). Хлористый метилен (хч, Вектон), хлороформ (хч, Вектон), петролейный эфир (хч, Вектон), этилацетат (хч, Вектон), диметилсульфоксид (ДМСО, хч, Вектон), метиловый спирт (хч, Вектон), ацетон (хч, Вектон). Гидроксид натрия, хлорид натрия, сульфат натрия (безводный), карбонат калия, йодид калия, гидрид кальция были приобретены в Вектоне. Тетрагидрофуран (ТГФ, хч, Вектон) и толуол (хч, Вектон) перегоняли над натрием в аргоне. Трет-бутилметакрилат (ТБМА, 98%, Sigma-Aldrich) был предварительно очищен от стабилизатора с помощью вакуумной перегонки. В качестве исходных компонентов используют коммерческие реактивы: 6-бромгексанол-1 (97%), дигидропиран (97%), пара-толуолсульфокилота (98,5%), 2,7-дибромфлуорен (97%), -бромизобутирил бромид (98%), трифенилфосфин (99%), 9,9-диоктилфлуорен-2,7-диборной кислоты-бис(1,3-пропандиоловый) эфир (97%), тетракис(трифенилфосфит) палладия Pd(0)[PPh 3 ] 4 (99%), трикаприлметиламмоний хлорид (Aliquat® 336), пинаколиновый эфир фенилбороновой кислоты (97%), бром бензол (99%), металлический натрий (99,9%), триэтиламин (99,9%), N,N,N′,N′′,N′′-пентаметилдиэтилентриамин (99%, PMDETA), бромид меди (I) были приобретены в фирме Sigma-Aldrich и использованы без предварительной очистки. 4,7-dibromobenzo-1,2,5-thiadiazole (95%, Sigma-Aldrich) was purified by sublimation prior to use. Oligoethylene glycol methyl ester methacrylate (Mn=500, Sigma-Aldrich, OEGMA) was purified from the inhibitor by double passage through a column filled with basic alumina. High purity argon (99.998%). Methylene chloride (chemically pure, Vecton), chloroform (chemically pure, Vecton), petroleum ether (chemically pure, Vecton), ethyl acetate (chemically pure, Vecton), dimethyl sulfoxide (DMSO, chemically pure, Vecton), methyl alcohol (chemically pure, Vecton), acetone (chemically pure, Vecton). Sodium hydroxide, sodium chloride, sodium sulfate (anhydrous), potassium carbonate, potassium iodide, calcium hydride were purchased from Vecton. Tetrahydrofuran (THF, chemically pure, Vecton) and toluene (chemically pure, Vecton) were distilled over sodium in argon. Tert-butyl methacrylate (TBMA, 98%, Sigma-Aldrich) was preliminarily purified from the stabilizer by vacuum distillation.
Способ получения полифлуореновой щетки с боковыми цепями полиметакриловой кислоты включает в себя следующие стадии:The method for producing a polyfluorene brush with polymethacrylic acid side chains includes the following steps:
Синтез 2-((6-бромгексил)окси)тетрагидро-2H-пиранаSynthesis of 2-((6-bromhexyl)oxy)tetrahydro-2H-pyran
2-((6-бромгексил)окси)тетрагидро-2H-пиран (2) синтезирован по следующей схеме:2-((6-Bromohexyl)oxy)tetrahydro-2H-pyran (2) was synthesized according to the following scheme:
В круглодонную колбу взвешен 7,5 г 6-бромгексанол-1 (1), добавляется 5,4 мл дигидропирана и растворяется в 90 мл ТГФ. Раствор перемешивается при комнатной температуре. Затем добавляется по каплям 50 мг пара-толуолсульфокилоты, растворенные в 10 мл ТГФ. Реакционная масса перемешивается при комнатной температуре в течение суток. После окончания реакционная смесь сконцентрирована. Полученный продукт очищен с помощью колоночной хроматографии (силикагель). В качестве элюента использована смесь петролейного эфир/ этилацетат (20/1). Одинаковые фракции соединены и сконцентрированы. Выход 97%.7.5 g of 6-bromohexanol-1 (1) is weighed into a round bottom flask, 5.4 ml of dihydropyran is added and dissolved in 90 ml of THF. The solution is stirred at room temperature. Then 50 mg of p-toluenesulfonic acid dissolved in 10 ml of THF are added dropwise. The reaction mass is stirred at room temperature during the day. After completion, the reaction mixture is concentrated. The resulting product was purified by column chromatography (silica gel). The eluent used was a mixture of petroleum ether/ethyl acetate (20/1). Identical fractions are combined and concentrated. Yield 97%.
Синтез 2,2'-(((2,7-дибром-9H-флуорен-9,9-диил) бис (гексан-6,1-диил)) бис (окси)) бис (тетрагидро-2H-пирана)Synthesis of 2,2'-(((2,7-dibromo-9H-fluorene-9,9-diyl) bis (hexane-6,1-diyl)) bis (hydroxy)) bis (tetrahydro-2H-pyran)
2,2'-(((2,7-дибром-9H-флуорен-9,9-диил) бис (гексан-6,1-диил)) бис (окси)) бис (тетрагидро-2H-пирана) (3) синтезирован по следующей схеме:2,2'-(((2,7-dibromo-9H-fluorene-9,9-diyl) bis (hexane-6,1-diyl)) bis (oxy)) bis (tetrahydro-2H-pyran) (3) was synthesized according to the following scheme:
В круглодонной колбе взвешиваются 3 г 2,7-дибромфлуорена, 5,19 г (2,3 ммоль) KOH и 153 мг KI, и растворяются в 30 мл ДМСО, в атмосфере аргона. Смесь перемешивается в течение 30 минут при 60°С. Реакционная масса нагревается до 70°С и в течение 20 минут добавляется по каплям 5,4 г вещество 2, растворенное в 15 мл ДМСО. Синтез проходится в течении 24 часов. После охлаждения полученную реакционная масса экстрагирована системой этилацетат/вода. Органическая фаза сконцентрирована и очищена с помощью градиентной колоночной хроматографии (силикагель), используя в качестве элюента петролейный эфир/этилацетат (1/15), с последующим увеличением доли этилацетата в элюенте. Далее порошок промывается петролейным эфиром. Выход: 80%.In a round bottom flask, 3 g of 2,7-dibromofluorene, 5.19 g (2.3 mmol) of KOH and 153 mg of KI are weighed and dissolved in 30 ml of DMSO under argon. The mixture is stirred for 30 minutes at 60°C. The reaction mass is heated to 70°C and within 20 minutes is added dropwise 5.4 g of substance 2, dissolved in 15 ml of DMSO. Synthesis takes place within 24 hours. After cooling, the resulting reaction mass was extracted with an ethyl acetate/water system. The organic phase is concentrated and purified by gradient column chromatography (silica gel) using petroleum ether/ethyl acetate (1/15) as eluent, followed by an increase in the proportion of ethyl acetate in the eluent. Next, the powder is washed with petroleum ether. Yield: 80%.
Синтез полифлуоренаSynthesis of polyfluorene
Полифлуорен с защищенными боковыми гидроксильными группами (4) синтезирован по схеме:Polyfluorene with protected side hydroxyl groups (4) was synthesized according to the scheme:
В стеклянной круглодонной колбе взвешиваются навески 0,8144 г (1,18 ммоль) соединения (3), 0,6835 г (1,22 ммоль) 9,9-диоктилфлуорен-2,7-диборной кислоты-бис(1,3-пропандиоловый) эфира, 0,0071 г (0,02 ммоль) 4,7-дибром-2,1,3-бензотиадиазола, 20 мг трифенилфосфина. Колба снабжается холодильником и адаптером с отводом для ввода проб и вакуумным краном. Затем система вакуумируется и заполняется аргоном 3 раза. В боксе в атмосфере аргона взвешивается 20 мг катализатора Pd(0)[PPh3]4 и добавляется в колбу. Установка для синтеза вакуумируется и заполняется аргоном 3 раза. Затем в систему вводится с помощью шприца, через септу в адаптере, раствор 48 мг трикаприлметиламмоний хлорида (Aliquat® 336) в 1 мл толуола, 14 мл толуола, 10 мл раствора 2М K2CO3 (раствор в бидистилированной воде). Реакция проводится в микроволновом реакторе CEM Discover SP при температуре 92°С и мощности 80 Вт (Режим: SPS mode, ΔT=2°С). Спустя 80 минут в систему с помощью шприца добавляется раствор 28,7 мг (4 мол.%) 9,9-диоктилфлуорен-2,7-диборной кислоты-бис(1,3-пропандиоловый) эфира в 1 мл толуола и реакция продолжается. Через 60 минут к реакционной массе добавляется 70 мкл (4 мол.%) пара-бромэтокси бензола в 1 мл толуола и реакция продолжается еще 110 минут.Weigh weighed in a glass round-bottom flask of 0.8144 g (1.18 mmol) of compound (3), 0.6835 g (1.22 mmol) of 9,9-dioctylfluorene-2,7-diboric acid-bis(1,3-propanediol) ester, 0.0071 g (0.02 mmol) of 4,7-dibromo-2,1,3-benzothia diazole, 20 mg triphenylphosphine. The flask is supplied with a condenser and an adapter with a sample inlet and a vacuum stopcock. The system is then evacuated and filled with argon 3 times. In a box under an argon atmosphere, 20 mg of the Pd(0)[PPh 3 ] 4 catalyst are weighed and added to the flask. The synthesis unit is evacuated and filled with argon 3 times. Then, a solution of 48 mg of tricaprylmethylammonium chloride (Aliquat® 336) in 1 ml of toluene, 14 ml of toluene, 10 ml of a solution of 2M K 2 CO 3 (solution in bidistilled water) is injected into the system using a syringe, through a septum in the adapter. The reaction is carried out in a CEM Discover SP microwave reactor at a temperature of 92°C and a power of 80 W (Mode: SPS mode, ΔT=2°C). After 80 minutes, a solution of 28.7 mg (4 mol.%) of 9,9-dioctylfluorene-2,7-diboric acid-bis(1,3-propanediol) ester in 1 ml of toluene is added to the system using a syringe and the reaction continues. After 60 minutes, 70 μl (4 mol.%) para-bromoethoxy benzene in 1 ml of toluene is added to the reaction mass, and the reaction continues for another 110 minutes.
Полимер высаживается в метиловый спирт. Выпавший полимер выделяется на фильтре Шотта, промывается метанолом 4 раза, водой, снова метанолом, а затем продукт сушится. Проводится экстракция полимера в Сокслете с ацетоном в течение 3 дней. Далее полимер переосаждается. Для этого порошок полимера растворяется в ТГФ и медленно прикапывается в метанол, активно перемешивая. Осажденный продукт снова фильтруется на фильтре Шотта, промывается метанолом, а затем сушится в вакууме при 50°С.The polymer is precipitated into methyl alcohol. The precipitated polymer is isolated on a Schott filter, washed 4 times with methanol, water, again with methanol, and then the product is dried. The polymer is extracted in Soxhlet with acetone for 3 days. The polymer is then reprecipitated. To do this, the polymer powder is dissolved in THF and slowly added dropwise to methanol with active stirring. The precipitated product is filtered again on a Schott filter, washed with methanol and then dried in vacuum at 50°C.
Модификация полифлуоренаPolyfluorene modification
Защита боковых гидроксильных групп полифлуорена снимается по следующей схеме:The protection of the side hydroxyl groups of polyfluorene is removed according to the following scheme:
200 мг полимера (4) растворяется в смеси 180 мл ТГФ и 20 мл метанола. Раствор нагревается до 60°C, и затем добавляется 1,2 мл HCl (12 M). Время проведения синтеза 6 ч. После окончания реакции раствор концентрируется, твердый осадок растворяется в небольшом количестве ТГФ и высаживается в метиловый спирт. Осадок отфильтровывается и высушивается до постоянной массы в вакууме. В результате получается полифлуорен 5.200 mg of polymer (4) is dissolved in a mixture of 180 ml of THF and 20 ml of methanol. The solution is heated to 60°C, and then 1.2 ml of HCl (12 M) is added. The duration of the synthesis is 6 hours. After the completion of the reaction, the solution is concentrated, the solid precipitate is dissolved in a small amount of THF and precipitated into methyl alcohol. The precipitate is filtered off and dried to constant weight under vacuum. The result is polyfluorene 5.
Синтез мультицентрового макроинициатораSynthesis of a multicenter macroinitiator
Макроинициатор синтезируется по следующей схеме:The macroinitiator is synthesized according to the following scheme:
0,6593 г полифлуорена 5, 2 мл триэтиламина и 0,4421 г KI растворяются в 50 мл сухого ТГФ. Реакционная смесь охлаждается на ледяной бане до 0°С в атмосфере аргона.0.6593 g of polyfluorene 5, 2 ml of triethylamine and 0.4421 g of KI are dissolved in 50 ml of dry THF. The reaction mixture is cooled in an ice bath to 0°C in an argon atmosphere.
Далее, медленно добавляется 0,9 мл 2-бромизобутироилбромида, после чего реакционная смесь медленно нагревается до комнатной температуры и перемешивается в течение 24 часов. Далее смесь отфильтровывается от соли триэтиламин гидробромида. Полученный раствор концентрируется и высаживается в метанол. Порошок промывается метанолом и водой, затем переосаждается из ТГФ в метанол и сушится в вакууме по 50°С. Mw=85600 г/моль, Mw/Mn=2,1.Next, 0.9 ml of 2-bromoisobutyryl bromide was added slowly, after which the reaction mixture was slowly warmed to room temperature and stirred for 24 hours. The mixture is then filtered off the triethylamine hydrobromide salt. The resulting solution is concentrated and precipitated into methanol. The powder is washed with methanol and water, then reprecipitated from THF into methanol and dried in vacuum at 50°C. Mw=85600 g/mol, Mw/Mn=2.1.
Синтез полимерной щетки с боковыми цепями поли-трет-бутилметакрилатаSynthesis of a polymer brush with poly-tert-butyl methacrylate side chains
Полифлуореновую щетку с боковыми цепями поли-трет-бутилметакрилата (ПФ-прив-ПТБМА) синтезируется по следующей схеме:A polyfluorene brush with poly-tert-butyl methacrylate (PF-graft-PTBMA) side chains is synthesized according to the following scheme:
В колбу Шленка взвешивается 0,028 г макроинициатора. Колба закрывается резиновой септой. Затем реакционная смесь вакуумируется, заполняется аргоном 3 раза. Добавляется 5,4 мл толуола и перемешивается до полного растворения макроинициатора. В токе аргона вносится 1,6 мл ТБМА. Отдельно готовится катализатор. Для этого 12,3 мг PMDETA смешивается с 1,2 мл N-метилпирролидоне и продувается аргоном в течение 1 часа. В отдельной колбе с отводом откачивается и заполняется аргоном 3 раза 0,006 г CuCl. После этого через септу с помощью шприца к CuCl добавляется раствор лиганда. После растворения меди с образованием комплекса, вносится раствор катализатора в реакционную систему с помощью шприца. Полученная реакционная масса дегазируется методом охлаждение-откачка-нагревание (freeze-pump-thaw) три раза. С этой целью раствор замораживается жидким азотом, затем вакуумируется в течение 5-10 минут, и оттаивается в вакууме при перемешивании на магнитной мешалке. Далее колба заполняется аргоном. Реакция проводится на магнитной мешалке при нагревании на масляной бане при 60°С 3 часа.0.028 g of the macroinitiator is weighed into the Schlenk flask. The flask is closed with a rubber septum. Then the reaction mixture is evacuated, filled with argon 3 times. 5.4 ml of toluene is added and stirred until the macroinitiator is completely dissolved. In a stream of argon, 1.6 ml of TBMA is introduced. The catalyst is prepared separately. To do this, 12.3 mg of PMDETA is mixed with 1.2 ml of N-methylpyrrolidone and purged with argon for 1 hour. In a separate flask with a tap, 0.006 g of CuCl is pumped out and filled with argon 3 times. After that, the ligand solution is added to CuCl through a septum using a syringe. After dissolution of copper with the formation of the complex, the catalyst solution is introduced into the reaction system using a syringe. The resulting reaction mass is degassed by the cooling-pumping-heating method (freeze-pump-thaw) three times. For this purpose, the solution is frozen with liquid nitrogen, then evacuated for 5-10 minutes, and thawed in vacuum with stirring on a magnetic stirrer. Next, the flask is filled with argon. The reaction is carried out on a magnetic stirrer while heating in an oil bath at 60°C for 3 hours.
Толуол и ТБМА продувается аргоном в течение часа перед добавлением в систему.Toluene and TBMA are purged with argon for an hour before being added to the system.
По окончании реакции колба охлаждается и раствор разбавляется ТГФ. Раствор пропускается через колонку с окисью алюминия (активированной, нейтральной), и промывается ТГФ. Далее раствор концентрируется и высаживается в систему МеОН/вода 10:1. Выпавшая полимерная щетка выделяется на фильтре Шотта, промывается 3 раза смесью МеОН/вода 10:1, затем переосаждается. Для этого порошок растворяется в 7-10 мл ТГФ и медленно прикапывается в 100 мл смеси МеОН/вода 10:1, активно перемешивая. Осажденный продукт - белый порошок, снова фильтруется, промывается той же смесью осадителя, а затем сушится в вакууме при 50°С. Конверсия полимера определена весовым методом. Она составила 46%. Mw=380000 г/моль, Mw/Mn=2,8.At the end of the reaction, the flask is cooled and the solution is diluted with THF. The solution is passed through a column of alumina (activated, neutral) and washed with THF. Next, the solution is concentrated and precipitated in the MeOH/water 10:1 system. The precipitated polymer brush is isolated on a Schott filter, washed 3 times with MeOH/water 10:1, then reprecipitated. To do this, the powder is dissolved in 7-10 ml of THF and slowly added dropwise to 100 ml of a mixture of MeOH/water 10:1, stirring vigorously. The precipitated product is a white powder, filtered again, washed with the same precipitant mixture and then dried under vacuum at 50°C. The polymer conversion was determined by weight. It amounted to 46%. Mw=380000 g/mol, Mw/Mn=2.8.
Синтез полимерной щетки с боковыми цепями полиметакриловой кислотыSynthesis of a polymer brush with polymethacrylic acid side chains
Полифлуореновую щетку с боковыми цепями полиметакриловой кислоты ПФ-прив-ПМАК синтезировали по следующей схеме:A polyfluorene brush with polymethacrylic acid side chains PF-graft-PMAA was synthesized according to the following scheme:
В раствор сополимера ПФ-прив-ПТБМА концентрации 4 масс.% в свежеперегнанном хлористом метилене вносится свежеперегнанная трифторуксусная кислота в мольном соотношении трет-бутильная группа : трифторуксусная кислота = 1 : 10. Реакция проводится при комнатной температуре при постоянном перемешивании в течение 24 ч. Затем растворитель выпаривается, осадок переосаждается из этилового спирта в хлористый метилен. Полимер сушится в вакууме при 40°С.Freshly distilled trifluoroacetic acid is added to a solution of the PF-graft-PTBMA copolymer with a concentration of 4 wt.% in freshly distilled methylene chloride in the molar ratio of tert-butyl group : trifluoroacetic acid = 1 : 10. The reaction is carried out at room temperature with constant stirring for 24 hours. Then the solvent is evaporated, the precipitate is reprecipitated from ethyl alcohol into methylene chloride . The polymer is dried in vacuum at 40°C.
Структура макроинициатора подтверждена методом 1Н ЯМР спектроскопии (Фиг. 1а). По соотношению интегральных интенсивностей ароматических протонов и алифатических протонов инициирующих групп определена степень функционализации макроинициатора. Она составила 100%. Структуры сополимеров ПФ-прив-ПТБМА и ПФ-прив-ПМАК подтверждены методами 1Н ЯМР спектроскопии (Фиг. 1б) по исчезновению сигнала протонов трет-бутильных групп и ИК-спектроскопии на ИК-Фурье спектрометре Shimadzu IRAffinity-1S с приставкой однократного НПВО Quest single ATR attachment (Specac), по изменению полос колебаний карбонильных групп (Фиг. 2). Молекулярно-массовые характеристики полимеров определены методом гель-проникающей хроматографии на приборе Agilent Technologies 1260 Infinity, снабженном рефрактометрическим детектором, предколонкой и двумя колонками Agilent Technologies PLgel 5 μm MIXED-C, 300 × 7.5 мм. Температура детектора и колонок установлена на 40°С. ТГФ использован в качестве элюента со скоростью потока 1.0 мл/мин. Молекулярные массы определены относительным методом по полистирольным стандартам. Унимодальность хроматограмм всех полученных полимеров свидетельствует о получении индивидуальных полимеров.The structure of the macroinitiator was confirmed by 1H NMR spectroscopy (Fig. 1a). The degree of functionalization of the macroinitiator was determined from the ratio of the integral intensities of aromatic protons and aliphatic protons of the initiating groups. It was 100%. The structures of the PF-graft-PTBMA and PF-graft-PMAA copolymers were confirmed by 1H NMR spectroscopy (Fig. 1b) by the disappearance of the proton signal of tert-butyl groups and IR spectroscopy on a Shimadzu IRAffinity-1S IR-Fourier spectrometer with Quest single ATR attachment (Specac), by changing the vibration bands of carbonyl groups (Fig. 2). The molecular weight characteristics of the polymers were determined by gel permeation chromatography on an Agilent Technologies 1260 Infinity instrument equipped with a refractive index detector, a precolumn, and two Agilent Technologies PLgel 5 μm MIXED-C, 300 × 7.5 mm columns. The temperature of the detector and columns is set to 40°C. THF was used as the eluent at a flow rate of 1.0 ml/min. Molecular weights were determined by the relative method according to polystyrene standards. The unimodality of the chromatograms of all obtained polymers indicates the receipt of individual polymers.
Синтез полимерной щетки с боковыми цепями поли-олигоэтиленгликольметакрилатаSynthesis of a polymer brush with poly-oligoethylene glycol methacrylate side chains
Полифлуореновую щетку с боковыми цепями поли-олигоэтиленгликольметакрилата (ПФ-ПОЭГМА) синтезировали по следующей схеме:A polyfluorene brush with poly-oligoethylene glycol methacrylate (PF-POEGMA) side chains was synthesized according to the following scheme:
В колбу Шленка взвешивается 0,019 г макроинициатора. Колба закрывается резиновой септой. Затем реакционная смесь вакуумируется, заполняется аргоном 3 раза. Добавляется 12 мл толуола и перемешивается до полного растворения макроинициатора. В токе аргона вносится предварительно продутый раствор 7,6 мг PMDETA в 1 мл толуола и 1,76 мл ОЭГМА. Реакционная масса дегазируется методом охлаждение-откачка-нагревание (freeze-pump-thaw) три раза. С этой целью раствор замораживается жидким азотом, затем вакуумируется в течение 5-10 минут, и оттаивается в вакууме при перемешивании на магнитной мешалке. На 4 раз заморозки в токе аргона на лед добавляется 5,3 мг CuBr, после чего повторяется цикл охлаждение-откачка-нагревание еще 3 раза. Далее колба заполняется аргоном. Реакция проводится на магнитной мешалке при нагревании на масляной бане при 60°С 3 часа.0.019 g of the macroinitiator is weighed into the Schlenk flask. The flask is closed with a rubber septum. Then the reaction mixture is evacuated, filled with argon 3 times. 12 ml of toluene is added and stirred until complete dissolution of the macroinitiator. In a stream of argon, a pre-purged solution of 7.6 mg of PMDETA in 1 ml of toluene and 1.76 ml of OEGMA is introduced. The reaction mass is degassed by the cooling-pumping-heating method (freeze-pump-thaw) three times. For this purpose, the solution is frozen with liquid nitrogen, then evacuated for 5-10 minutes, and thawed in vacuum with stirring on a magnetic stirrer. For 4 times freezing in an argon flow, 5.3 mg of CuBr is added to the ice, after which the cooling-evacuation-heating cycle is repeated 3 more times. Next, the flask is filled with argon. The reaction is carried out on a magnetic stirrer while heating in an oil bath at 60°C for 3 hours.
Толуол и ОЭГМА продувается аргоном в течение часа перед добавлением в систему.Toluene and OEGMA are purged with argon for one hour before being added to the system.
По окончании реакции колба охлаждается и раствор разбавляется ТГФ. Раствор пропускается через колонку с окисью алюминия (активированной, нейтральной), и промывается ТГФ. Далее раствор концентрируется и высаживается в холодный гексан. Раствор декантируется, выпавшая полимерная щетка растворяется в воде и очищается в диализном мешке (12-14 кДа) в течение 2 дней. После диализа полимерная щетка осушается от воды с помощью лиофильной сушки. Конверсия полимера определена весовым методом. Она составила 52%. Mw=5920000 г/моль, Mw/Mn=1,6.At the end of the reaction, the flask is cooled and the solution is diluted with THF. The solution is passed through a column of alumina (activated, neutral) and washed with THF. The solution is then concentrated and precipitated into cold hexane. The solution is decanted, the precipitated polymer brush is dissolved in water and cleaned in a dialysis bag (12-14 kDa) for 2 days. After dialysis, the polymer brush is dried from water by freeze drying. The polymer conversion was determined by weight. It amounted to 52%. Mw=5920000 g/mol, Mw/Mn=1.6.
Люминесцентные свойства полимеровLuminescent properties of polymers
Полимерные щетки ПФ-прив-ПМАК и ПФ-прив-ПОЭГМА растворяются в воде. В спектрах люминесценции (при возбеждении УФ светом с длиной волны 384 нм) присутствует полоса, относящаяся к люминесценции флуорена и бензотиадиазола (Фиг. 3). В водном растворе щетки ПФ-прив-ПМАК флуоресцируют светом, близким к белому свету с координатами цветности CIE 1931: x = 0,27, y = 0,34 (Фиг. 4).Polymeric brushes PF-graft-PMAK and PF-graft-POEGMA dissolve in water. In the luminescence spectra (when excited by UV light with a wavelength of 384 nm) there is a band related to the luminescence of fluorene and benzothiadiazole (Fig. 3). In an aqueous solution, the PF-graft-PMAA brushes fluoresce with light close to white light with CIE 1931 chromaticity coordinates: x=0.27, y=0.34 (FIG. 4).
Щетки ПФ-прив-ПОЭГМА в водном растворе люминесцируют с координатами цветности CIE 1931: x = 0,26, y = 0,24 (Фиг. 5а), в пленке, отлитой из раствора в толуоле - CIE 1931: x = 0,28, y = 0,29 (Фиг. 5б).PF-graft-POEGMA brushes in an aqueous solution luminesce with CIE 1931 chromaticity coordinates: x = 0.26, y = 0.24 (Fig. 5a), in a film cast from a solution in toluene - CIE 1931: x = 0.28, y = 0.29 (Fig. 5b).
Спектры поглощения получены на спектрофотометре Shimadzu UV-1900, спектры флуоресценции - на спектрофлуориметре Shimadzu RF-6000.Absorption spectra were obtained on a Shimadzu UV-1900 spectrophotometer; fluorescence spectra, on a Shimadzu RF-6000 spectrofluorimeter.
Графические материалы:Graphic materials:
Фиг. 1. 1H ЯМР спектры:Fig. 1. 1 H NMR spectra:
a) макроинициатора;a) a macroinitiator;
б) полифлуорен с привитыми цепями поли-трет-бутилметакрилата ПФ-прив-ПТБМА и полифлуорен с привитыми цепями полиметакриловой кислоты ПФ-прив-ПМАК.b) polyfluorene with grafted chains of poly-tert-butyl methacrylate PF-graft-PTBMA and polyfluorene with grafted chains of polymethacrylic acid PF-graft-PMAA.
Фиг. 2. ИК-спектры полимерных щеток ПФ-прив-ПТБМА и ПФ-прив-ПМАК. Fig. Fig. 2. IR spectra of PF-graft-PTBMA and PF-graft-PMAA polymer brushes.
Фиг. 3. Спектральные характеристики полимеров:Fig. 3. Spectral characteristics of polymers:
a) спектры поглощения макроинициатора, ПФ-прив-ПМАК и ПФ-прив-ПОЭГМА;a) absorption spectra of macroinitiator, PF-graft-PMAA and PF-graft-POEGMA;
б) спектры флуоресценции макроинициатора (в ТГФ), ПФ-прив-ПМАК (в воде) и ПФ-прив-ПОЭГМА (в воде).b) fluorescence spectra of the macroinitiator (in THF), PF-graft-PMAA (in water), and PF-graft-POEGMA (in water).
Фиг. 4. CIE 1931 для ПФ-прив-ПМАК в водном растворе.Fig. 4. CIE 1931 for PF-graft-PMAA in aqueous solution.
Фиг. 5. CIE 1931 для ПФ-прив-ПОЭГМА:Fig. 5. CIE 1931 for PF-graft-POEGMA:
a) в пленке;a) in film;
б) в водном растворе.b) in an aqueous solution.
Таким образом, в результате получены новые полимерные соединения, представляющие собой порошок белого цвета, обладающие устойчивостью при хранении в условиях комнатной температуры, водорастворимостью, флуоресценцией в белой области.Thus, as a result, new polymeric compounds were obtained, which are white powder, which are stable during storage at room temperature, water soluble, and fluorescent in the white region.
Технический результат предлагаемого изобретения заключается в следующем: молекулярные полифлуореновые щетки с боковыми цепями полиметакриловой кислоты могут быть использованы для создания оболочек нано-и микрокапсул, применяемых для целевой доставки лекарств, а также в качестве солюбилизирующих наноконтейнеров для гидрофобных соединений, используемых в целях фотодинамической терапии и диагностики. Сополимеры с боковыми цепями поли(олигоэтиленгликоль)метакрилата являются перспективными для применения в области создания светоизлучающих устройств, так как в пленке излучают свет близкий к белому и растворимы в «зеленых растворителях», таких как спирты и вода.The technical result of the invention is as follows: polyfluorene molecular brushes with polymethacrylic acid side chains can be used to create shells of nano- and microcapsules used for targeted drug delivery, as well as solubilizing nanocontainers for hydrophobic compounds used for photodynamic therapy and diagnostics. Copolymers with poly(oligoethylene glycol)methacrylate side chains are promising for use in the field of creating light-emitting devices, since they emit light close to white in a film and are soluble in "green solvents" such as alcohols and water.
Claims (6)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2800291C1 true RU2800291C1 (en) | 2023-07-19 |
Family
ID=
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN120682407A (en) * | 2025-08-27 | 2025-09-23 | 山东和天下新材料有限公司 | A method for preparing low molecular weight acrylic acid ester polymer |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012002911A1 (en) * | 2010-06-29 | 2012-01-05 | National University Of Singapore | Methods and compositions for cellular imaging and cancer cell detection using light harvesting conjugated polymer- biomolecular conjugates |
| RU2640810C2 (en) * | 2012-11-07 | 2018-01-12 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем химической физики Российской академии наук (ИПХФ РАН) | Polymeric compound and its application in photovoltatic devices |
| RU2736483C1 (en) * | 2019-11-27 | 2020-11-17 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт высокомолекулярных соединений Российской академии наук | Method of producing luminescent regularly polyfluorene molecular brushes with side chains of water-soluble heat-sensitive biocompatible polymers |
| US20220025095A1 (en) * | 2020-07-27 | 2022-01-27 | Industry-Academic Cooperation Foundation, Yonsei University | Polyfluorene-based polymer-polyvinylidene fluoride graft copolymer and element including the same |
| RU2777171C1 (en) * | 2021-11-18 | 2022-08-01 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт высокомолекулярных соединений Российской академии наук | Molecular polyfluorene brushes with polymethacrylic acid side chains |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012002911A1 (en) * | 2010-06-29 | 2012-01-05 | National University Of Singapore | Methods and compositions for cellular imaging and cancer cell detection using light harvesting conjugated polymer- biomolecular conjugates |
| RU2640810C2 (en) * | 2012-11-07 | 2018-01-12 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем химической физики Российской академии наук (ИПХФ РАН) | Polymeric compound and its application in photovoltatic devices |
| RU2736483C1 (en) * | 2019-11-27 | 2020-11-17 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт высокомолекулярных соединений Российской академии наук | Method of producing luminescent regularly polyfluorene molecular brushes with side chains of water-soluble heat-sensitive biocompatible polymers |
| US20220025095A1 (en) * | 2020-07-27 | 2022-01-27 | Industry-Academic Cooperation Foundation, Yonsei University | Polyfluorene-based polymer-polyvinylidene fluoride graft copolymer and element including the same |
| RU2777171C1 (en) * | 2021-11-18 | 2022-08-01 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт высокомолекулярных соединений Российской академии наук | Molecular polyfluorene brushes with polymethacrylic acid side chains |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Н.П. Евламниева, А.П. Хурчак, Г.И. Носова, Р.Ю. Смыслов, И.А. Березин, А.В. Якиманский "Спектральные и электрооптические свойства сополимеров 9,9-диокстифлуорена и 2,1,3-бензотиадиазола в растворах" Вестник СПбГУ, Серия 4, том 1, (59), 2014, выпуск 3, стр.348-356. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN120682407A (en) * | 2025-08-27 | 2025-09-23 | 山东和天下新材料有限公司 | A method for preparing low molecular weight acrylic acid ester polymer |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Liu et al. | Bright far-red/near-infrared fluorescent conjugated polymer nanoparticles for targeted imaging of HER2-positive cancer cells | |
| EP2251043B1 (en) | Nanoparticles of light emissive polymers and preparation method thereof | |
| Han et al. | Theranostic reduction-sensitive gemcitabine prodrug micelles for near-infrared imaging and pancreatic cancer therapy | |
| Yang et al. | Theranostic unimolecular micelles of highly fluorescent conjugated polymer bottlebrushes for far red/near infrared bioimaging and efficient anticancer drug delivery | |
| Chen et al. | Reversibly light-responsive micelles constructed via a simple modification of hyperbranched polymers with chromophores | |
| Blasco et al. | Light induced molecular release from vesicles based on amphiphilic linear-dendritic block copolymers | |
| CN110128665B (en) | Azoreductase-responsive near-infrared fluorescent probes based on amphiphilic block polymers and their applications | |
| CN110760024B (en) | Near-infrared two-region fluorescence imaging polymer and preparation method and application thereof | |
| Hu et al. | Photo-responsive reversible micelles based on azobenzene-modified poly (carbonate) s via azide–alkyne click chemistry | |
| Wan et al. | Fabrication and biomedical applications of AIE active nanotheranostics through the combination of a ring-opening reaction and formation of dynamic hydrazones | |
| Liu et al. | PEGylated conjugated polyelectrolytes containing 2, 1, 3-benzoxadiazole units for targeted cell imaging | |
| Tian et al. | Construction of dual-functional polymer nanomaterials with near-infrared fluorescence imaging and polymer prodrug by RAFT-mediated aqueous dispersion polymerization | |
| Zhou et al. | A water-soluble conjugated polymer brush with multihydroxy dendritic side chains | |
| Wan et al. | Preparation of ultrabright AIE nanoprobes via dynamic bonds | |
| CN108752594B (en) | Amphipathic block polymer based on azo reductase response and preparation method and application thereof | |
| He et al. | Dual-response nanocarrier based on graft copolymers with hydrazone bond linkages for improved drug delivery | |
| Bai et al. | Reduction-responsive dithiomaleimide-based polymeric micelles for controlled anti-cancer drug delivery and bioimaging | |
| KR20220101914A (en) | A pH-sensitive amphiphilic block copolymer, a manufacturing method thereof, a polymer micelle comprising the pH-sensitive amphiphilic block copolymer | |
| Zhao et al. | Fluorescent supramolecular polymersomes based on pillararene/paraquat molecular recognition for pH-controlled drug release | |
| CN106362162A (en) | ZnO@PMAA-b-PHPMA quantum dot nanomaterial and preparation thereof and application of nanomaterial serving as drug carrier | |
| Wang et al. | Strong fluorescence emission from PEGylated hyperbranched poly (amido amine) | |
| CN107158410A (en) | A kind of folic acid chitosan Cy7 polymer with tumor-targeting and preparation method thereof | |
| CN105504293A (en) | Preparation and application of fluorescent star-shaped block copolymer | |
| Wang et al. | Synthesis of water-soluble europium-containing nanoprobes via polymerization-induced self-assembly and their cellular imaging applications | |
| RU2800291C1 (en) | Water soluble molecular polyfluorene brushes emitting white light |