第11卷第3期 2011年6月
过程工程学报
The Chinese Journal of Process Engineering 壳聚糖微球的自发荧光机理
宋春艳1，王连艳"，吴有斌，张竞"，马光辉"，张！
(1.中国科学院过程工程研究所生化工程国家重点实验室，北京100190；2.北京化工大学生命科学与技术学院，北京100029)
Vol.11 No.3 June2011
摘要：为验证壳聚糖的自发荧光机理，以顺-2-甲基-2-丁烯醛和2-氮基-2-甲基丙烷为原料，在-14℃无水无氧条件下合成了具有—C=NC==C结构单元的产物，通过傅立叶红外光谱和液质联用技术进行结构确认，并对合成产物进行了荧光光谱扫描和激光共聚焦光谱扫描分析。结果表明，合成的物质在488nm激发下，于510~540和570~600nm 波段采集到了稳定的荧光，与壳聚糖荧光微球的荧光波长一致，据此可推断壳聚糖微球的自发荧光主要源于一C=N C=C~共轭结构单元.
关键词：壳聚糖微球；自发荧光：机理：合成：共轭结构
中图分类号：0622.6
前言 1
文献标识码：A
文章编号：1009606X(2011)03-0487-05
虽然以戊二醛为交联剂所制壳聚糖微球具有稳定
随着对功能高分子微球研究的深入，荧光微球作为一种新型材料受到广泛关注，并在生物医学领域广泛应用.传统的荧光微球是指负载有荧光物质、受外界能量刺激能激发出荧光的固体微粒。其荧光物质负载通常需采用荧光标记或包理荧光物质，面这种标记或包理方法存在某些分子难用荧光标记、荧光物质易泄露、难准确定量等问题[1-3]，因此，制备稳定的自发荧光微球，能有效克服现有荧光微球在应用上存在的缺点
本研究小组的最新研究4发现，以戊二醛为交联剂交联固化得到的壳聚糖微球具有明显且稳定的自发荧光，其共聚焦显微镜光谱分析结果如图1(5)所示，表明在488nm激发下，壳聚糖微球在510~540和570~600nm 处有2个发射峰，荧光强度较高且不易猝灭，这为壳聚糖微球在体内分布的定量和定性研究提供了可能
intensity fuorescence Relativef
160 120 08 40 0
500
550
600
Wavelength (nm)
图1壳聚糖自发荧光微球的荧光光谱[5]
650
700
Fig.1 Fluorescence spectrum of chitosan microspheres/5]
的自发荧光性质，但对壳聚糖微球自发荧光机理仅有些推测6]，并没有明确的解释。因此对壳聚微球的自发荧光机理进行深入研究，有助于荧光微球设计及荧光调控，以制备更多不同种类的自发荧光微球，通过不同给药途径实现不同的临床用途，同时也可利用微球的荧光实现对微球的高灵敏度、操作简便快速的分析等，为后续应用提供理论指导，
荧光物质的荧光与其结构密切相关，荧光物质一般具有以下条件：(1)大的共轭键结构：(2)刚性平面结构：(3)给电子取代基增加荧光，得电子取代基使荧光减弱：(4)最低单线电子激发态Si的性质：最低激发态为元-元*跃迁产生的荧光强度大，最低激发态为n-*跃迁产生的荧光较弱.荧光的产生常常对应体系中不饱和键的元-*和n-*跃迁.戊二醛在水溶液中由于脱水和缩合作用产生α-β不饱和双键(CC-)[，以戊二醛的三聚体形式存在。通过分析戊二醛与壳聚糖交联反应的产物结构式(如图2所示)，推测在壳聚糖微球的结构中有2种不饱和双键，一种是戊二醛三聚体中的 CC一双键，另一种是壳聚概上的氨基与交联剂的醛基交联后生成的新双键—C=N8，2种双键在壳聚糖微球空间结构中形成了—C=NC=C共轭结构，其在488nm波长激光的激发下发生电子跃迁，跃迁的电子在返回基态过程中产生荧光现象，为验证上述推测，本研究设计合成了具有—C=NCC结构的物质N-叔丁基-2-甲基-2-戊烯亚胺，通过荧光光谱分析确证共轭结构单元CNC=C对壳聚概微球荧光的贡献，从而对壳聚糖微球自发荧光机理进行阐释
收稿日期：2011-0418，修图日期：2011-05-11
基金项目：国家自然科学基金资助项目(编号：50703043)：国家高技术研究发展计划(863)基金资助项目(编号：2007AA09Z439)
作者简介：宋春艳(1984-)，女，河北省邢台市人，硕士研究生，微生物与生化药学专业；王连格，通讯联系人，Tel:010-82544931,E-mail:
wanglianyanghome.ipe.ac.cn 万方数据