AIE染料水溶性改性与药物偶联定制｜黄酮、生物碱均可设计

Sur-Release公司，适用于黄酮、生物碱等天然小分子。可通过PEG化、亲水基团引入及Linker设计改善水相分散性，并结合天然药物可反应位点进行荧光偶联，构建兼具AIE发光、靶向修饰与荧光示踪功能的衍生物。可提供HPLC、MS、UVVis及荧光光谱等表征。仅供科研使用。

图1｜AIE染料水溶性改性与药物偶联定制｜黄酮、生物碱均可设计

◆ 一、天然药物母核位点筛选（黄酮、生物碱）

✦ 1. 可修饰位点分析黄酮类可选槲皮素、山奈酚、木犀草素、葛根素、黄芩素等，生物碱类可选小檗碱、苦参碱、粉防己碱、喜树碱等。根据具体分子结构分析羟基、酚羟基、氨基等潜在修饰位点。

✦ 1. 母核活性保留优先选择对核心结构及关键功能影响较小的位点进行偶联，尽量保留天然药物母核结构，降低修饰对原有分子性质的影响。

✦ 3. 敏感基团规避针对易氧化、易水解或反应稳定性较差的官能团，在路线设计时进行规避，减少合成及纯化过程中出现降解、副反应等问题。

✦ 4. 保护基策略设计当分子存在多个反应位点时，可根据需要对部分羟基、氨基等进行临时保护，完成目标位点偶联后再进行脱保护。

✦ 5. 单一位点偶联控制部分黄酮具有多个酚羟基，容易发生多位点反应。可通过调整投料比例、反应条件及保护策略，提高目标位点偶联的选择性，减少异构体及多取代副产物。

图2｜天然药物母核位点筛选（黄酮、生物碱）

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◆ 二、AIE染料水溶性改性设计

普通疏水AIE分子（四苯乙烯TPE、三苯胺TPA类母核）水溶性差，在水相体系抗易析出沉淀，直接偶联天然产物后容易出现团聚、细胞非特异性吸附，干扰荧光成像结果。可根据后续偶联路线开展水溶性改造：

✦ 1）引入羧基、氨基、羟基；

✦ 2）接枝短链PEG（PEG200-PEG1000）；

✦ 3）引入季铵盐、磺酸盐基团实现离子型亲水改性。通过亲水基团的引入改善染料水相溶解度，同时预留活性反应位点（-COOH、-NH₂、MAL、N₃、DBCO），用于后续和黄酮/生物碱分子进行共价连接；改性阶段需要兼顾荧光量子产率，避免亲水修饰造成AIE发光性能大幅衰减。

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◆ 三、靶向基团二次修饰设计

在AIE天然药物荧光衍生物基础上，可进一步引入靶向基团，构建兼具荧光示踪、天然药物负载与靶向识别功能的衍生物。

✦ 1. 活性位点预留在分子设计阶段预留NH₂、COOH、MAL、N₃、DBCO等反应位点，为后续靶向配体偶联提供条件。

✦ 2. 靶向配体选择可根据研究对象选择RGD、叶酸、Angiopep 2、半乳糖、甘露糖、多肽及其他小分子配体，实现不同类型的功能化修饰。

✦ 3. 多功能结构构建将AIE荧光基团、天然药物母核与靶向配体组合，形成“AIE荧光＋天然活性分子＋靶向识别”的一体化结构。

✦ 3. 靶向方向设计可围绕肿瘤细胞、肝细胞及脑微血管内皮细胞等研究对象选择相应配体，用于细胞识别、摄取及定位研究。

✦ 5. 应用方向适用于细胞荧光示踪、靶向摄取研究、共定位分析以及相关活体荧光成像和药理研究，为天然药物功能化与可视化研究提供材料基础。

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◆ 四、连接臂（Linker）的选择设计

AIE荧光基团与黄酮、生物碱之间可根据示踪、释放及水溶性需求设计不同类型的连接臂。

✦ 1. 惰性烷基连接臂化学稳定性较好，连接后不易发生断裂，适合构建稳定型AIE天然药物荧光衍生物，可用于细胞共定位、摄取观察及荧光分布示踪。

✦ 2. ROS响应硫缩酮连接臂引入硫缩酮（TK）结构，在特定氧化环境下可发生响应性断裂，可用于设计具有ROS响应特征的天然药物AIE荧光衍生物。

✦ 4. 二硫键还原响应连接臂通过二硫键构建可裂解连接结构，在还原性环境下发生断裂，实现天然药物与AIE荧光基团的响应性分离，便于研究递送及释放过程。

✦ 4. 短链PEG柔性连接臂可选PEG2、PEG4、PEG8等短链结构，增加AIE基团与天然药物之间的空间距离，同时改善整体亲水性和水相分散性，降低非特异性聚集。

✦ 5. Linker组合定制可根据实验目的选择惰性型、ROS响应型、还原响应型或PEG柔性Linker，并进一步调整连接臂长度及末端反应基团。

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◆ 五、多重荧光对照方案设计

✦ 1. 游离AIE染料对照同步提供游离水溶性AIE染料，作为空白荧光对照，用于比较偶联前后的荧光信号、细胞摄取及背景差异。

✦ 2. 天然药物对照设置未经AIE荧光标记的天然药物母体，作为药物对照组，便于比较荧光修饰前后的相关性质。

✦ 3. AIE天然药物偶联物以目标AIE天然药物荧光衍生物作为实验组，与游离染料、天然药物母体形成完整对照体系。

✦ 4. 多色荧光设计可选择蓝光、绿光、橙红光等不同发射波段的AIE母核分别修饰同一天然药物，用于多色荧光示踪及共定位研究。

✦ 5. 对照实验应用整套样品可用于细胞荧光成像、流式分析、共定位及活体荧光成像等研究，方便比较不同结构与不同荧光波段的实验表现。

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◆ 六、合成、纯化工艺控制

✦ 1. 小试合成根据确定的AIE染料、天然药物母核及Linker结构开展mg级小试，优化投料比例、反应时间及溶剂体系。

✦ 2. 分离纯化反应完成后，可采用制备型HPLC、柱层析或重结晶等方式进行纯化，根据目标产物性质选择合适工艺。

✦ 3. 杂质重点控制重点去除未反应AIE染料、未修饰天然药物以及Linker等小分子杂质，降低游离染料造成的非特异性荧光背景及原料残留对后续实验的干扰。

✦ 4. 小试性能验证纯化后对产物的纯度、溶解性及荧光性能进行初步评估，并结合HPLC、MS、UV Vis、荧光光谱等确认目标产物。

✦ 6. 放大制备mg级样品验证符合要求后，可进一步优化纯化与后处理条件，并根据项目需求开展更大规模制备。

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◆ 七、可延伸定制方向

ROS响应型AIE-黄酮荧光衍生物；

还原敏感二硫键AIE-生物碱靶向探针；

半乳糖靶向水溶性AIE-槲皮素衍生物（肝靶向）；

RGD靶向AIE-喜树碱荧光偶联物（抗肿瘤）；

脑靶向Angiopep-2修饰AIE-生物碱荧光探针；

双靶点AIE-天然药物荧光衍生物；

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◆ 八、表征与质控检测项目

定制产物完成之后提供全套COA质控数据：

HPLC液相纯度分析；

MALDI-TOF-MS/ESI-MS质谱确认分子量；

¹H-NMR核磁氢谱解析结构；

UV-Vis紫外-可见吸收光谱；

荧光光谱测试（水溶液、缓冲液当中的AIE荧光发射，测试聚集态荧光变化）；

水溶性测试（PBS缓冲液当中溶解情况，评估是否析出团聚）；

稳定性考察：PBS、血清当中储存稳定性；

部分项目可开展初步体外细胞荧光成像验证（仅作为参考，不作为药效保证）。

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◆ 九、具体定制案例

案例1：甘露糖靶向水溶性AIE-木犀草素荧光衍生物（巨噬细胞靶向）

项目背景：构建巨噬细胞靶向天然药物荧光探针，用于体内炎症靶向成像。

改性方案：TPE母核氨基化+短PEG亲水改性；linker连接木犀草素特定酚羟基；分子末端共价偶联甘露糖，识别巨噬细胞表面甘露糖受体，实现主动靶向。

性能：产物水溶性良好；聚集态橙黄色AIE荧光；可选择性富集于炎症部位巨噬细胞；用于小鼠炎症模型活体荧光示踪，研究木犀草素在炎症病灶的富集分布。

图6｜案例1：甘露糖靶向水溶性AIE-木犀草素荧光衍生物（巨噬细胞靶向）

案例2：Angiopep-2修饰水溶性AIE-粉防己碱荧光衍生物（脑靶向递送示踪）

项目背景：探究粉防己碱跨血脑屏障转运行为，用于神经系统疾病天然药物递送研究。

改性方案：对TPE类AIE染料进行PEG亲水改性；通过酰胺键与粉防己碱氨基位点偶联；后续共价偶联脑靶向多肽Angiopep-2；HPLC纯化，MS、核磁确认结构。

性能：衍生物水溶性显著提升；降低网状内皮系统清除；借助Angiopep-2介导跨血脑屏障；依靠AIE荧光示踪药物在脑部组织的富集，用于天然产物脑部递送机制的动物实验研究。

图7｜案例2：Angiopep-2修饰水溶性AIE-粉防己碱荧光衍生物（脑靶向递送示踪）

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◆ 十、成品交付内容

✦ 1. 成品形式：以固体粉末或冻干固体形式交付，便于样品保存及后续实验使用。

✦ 2. 合成资料：配套提供基础合成报告，包括目标产物信息、合成及纯化情况等。

✦ 3. 结构与纯度表征：可提供HPLC、MS、NMR等检测数据，用于确认产物纯度、分子量及结构。

✦ 4. 光学性能数据：提供UV Vis吸收光谱、荧光发射光谱等数据，用于评估AIE荧光衍生物的基本光学性质。

✦ 5. 质检与使用资料：随样提供COA质检报告及基础溶解性参考说明，方便后续实验配制与使用。

✦ 6. 合成规模可调：可根据课题需求调整制备规模，支持mg级小试及进一步放大制备。