一種卟啉熒光納米探針及其制備方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于生物光子學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種卟啉熒光納米探針及其制備方法 和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 癌癥是嚴(yán)重威脅人類生命和社會(huì)發(fā)展的重大疾病，癌癥的預(yù)防和治療是目前人類 醫(yī)學(xué)健康面臨的最大挑戰(zhàn)。癌癥的早期發(fā)現(xiàn)是預(yù)防和治療癌癥的關(guān)鍵，研究表明若能早期 發(fā)現(xiàn)和做出正確診斷，并采取相應(yīng)的治療措施，可極大提高治愈率和生存率。近年來(lái)，隨著 納米科技的不斷發(fā)展，納米熒光探針已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于化學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域，尤其是 腫瘤細(xì)胞的診斷、成像及治療。有機(jī)染料是生物成像中最常用的熒光探針，然而大部分有機(jī) 染料是疏水性且在生物環(huán)境內(nèi)極易聚集而產(chǎn)生熒光淬滅的現(xiàn)象，穩(wěn)定性很差。隨著納米技 術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了各種裝載染料的納米載體(比如各種硅納米材料、脂質(zhì)體、樹(shù)狀大分子、高 分子膠束等），通過(guò)載體的表面修飾解決染料水分散的生物相容性問(wèn)題，增強(qiáng)染料的穩(wěn)定性 與抗光漂白能力。然而，整個(gè)體系中載體往往占較大比重，染料的裝載率比較低，雖然可以 減少聚集引起的熒光淬滅，獲得高的熒光量子產(chǎn)率，然而染料的光吸收很少，而探針的亮度 是量子產(chǎn)率與光吸收能力共同作用的結(jié)果。如果僅有高的量子產(chǎn)率，而很低的光吸收，探針 的亮度也會(huì)很低。
[0003] 近年來(lái)，Π 卜啉和卟啉衍生物在雙光子光動(dòng)力治療和生物成像方面的應(yīng)用引起了極 大的研究興趣。然而，許多卟啉和卟啉衍生物是不溶于水，這限制了它們?cè)卺t(yī)學(xué)和生物學(xué)中 的應(yīng)用。因此，探索適當(dāng)?shù)牟呗?，將擁有?yōu)秀性質(zhì)的疏水性卟啉制備成具有優(yōu)良的水分散 性，良好的生物相容性和生物環(huán)境穩(wěn)定性的熒光探針是極具意義的。通常的方法是通過(guò)化 學(xué)合成的方法將親水性基團(tuán)例如胺、羧酸基、磺酸基和糖基等修飾到卟啉的周邊位置。隨著 納米技術(shù)的發(fā)展，制備有機(jī)分子的納米材料受到廣泛關(guān)注。目前，關(guān)于卟啉納米結(jié)構(gòu)的報(bào)道 已經(jīng)有很多，包括卟啉納米球、納米管、納米線、納米輪、納米棒等，制備方法包括超聲處理 方法、離子自組裝、再沉淀、蒸發(fā)、表面活性劑-自組裝等。這些卟啉基納米材料在催化、存 儲(chǔ)、光伏、場(chǎng)效應(yīng)晶體管和傳感器方面有著潛在的應(yīng)用價(jià)值。但是這些卟啉基納米材料并不 適合于在生物學(xué)中的應(yīng)用，不僅是因?yàn)檫@些卟啉基納米材料容易在水溶液中聚集，也因?yàn)?在制備過(guò)程中，撲啉納米材料的尺寸難以控制。為了解決這些問(wèn)題，已經(jīng)有一些方法可以制 備具有良好水分散性和生物環(huán)境穩(wěn)定性的卟啉基納米材料。如使用高分子材料作為卟啉的 納米載體(比如各種硅納米材料、脂質(zhì)體、樹(shù)狀大分子、高分子膠束等），通過(guò)載體的表面修 飾解決卟啉水分散的生物相容性的問(wèn)題，增強(qiáng)染料的穩(wěn)定性。然而，整個(gè)體系中載體往往占 較大比重，染料的裝載率比較低。因此，探索制備具有良好生物相容性和優(yōu)良水分散性的卟 啉熒光探針的方法是非常重要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種卟啉熒光納米探針及其制備 方法和應(yīng)用。
[0005] -種卟啉熒光納米探針的制備方法，包括以下步驟：
[0006] (l)meso-四芘取代卟啉的制備
[0007] 將吡咯和1-芘醛同時(shí)加入到丙酸中回流，反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫，過(guò)濾，用甲醇洗 滌濾餅，干燥后得meso-四芘取代卟啉H2TPYRP;反應(yīng)方程式如下：
[0008]
[0009] (2)卟啉基熒光探針的制備
[0010] (a) H2TPYRP/SDS納米球溶液的制備
[0011] 采用改進(jìn)的反膠束法制備表面活性劑十二烷基磺酸鈉(SDS)穩(wěn)定的納米球，這些 納米球在水溶液中具有良好的穩(wěn)定性和分散性。
[0012] 將卟啉氯仿溶液、SDS去離子水溶液和去離子水加入玻璃瓶中，超聲使其變成微乳 液，然后置于水浴鍋中加熱攪拌使氯仿完全蒸發(fā)；
[0013] (b) H2TPYRP/SDS/PDDAC/PSS 納米球的制備
[0014]為了降低SDS的生物毒性，采用layer-by-layer法在以上制備的納米球上修飾聚 電解質(zhì)，從而得到具有良好分散性和生物相容性的卟啉納米球。
[0015]先將步驟(a)所得的H2TPYRP/SDS納米球溶液離心后倒出上清液，再將其分散在 PDDAC和NaCl溶液中，經(jīng)超聲后放置，由于靜電作用，帶負(fù)電的納米球周圍修飾上一層TODAC (聚二甲基二烯丙基氯化銨）；然后將該溶液再次離心后倒出上清液，再將其分散在PSS和 NaCl溶液中，經(jīng)超聲后放置，這時(shí)帶正電的H2TPYRP/SDS/PDDAC卟啉球的外層又被修飾上一 層PSS(聚苯乙烯磺酸鈉）；最后再次離心后將其分散在去離子水中。
[0016] 步驟(1)中吡咯和1-芘醛的摩爾比為1:1。
[0017] 步驟(a)中卟啉氯仿溶液的濃度為1 (T3mo 1 /L，SDS去離子水溶液的濃度為3 X 10一 3mol/L，加入玻璃瓶中卟啉氯仿溶液、SDS去離子水溶液和去離子水的體積比為1:8-9:10。
[0018] 步驟（b)中 H2TPYRP/SDS 納米球溶液、PDDAC、PSS 的用量比為 lmL:0.5-5mg:0.2-10mg〇
[0019] 步驟(b)中均經(jīng)超聲5-15分鐘后放置0.5-1.5小時(shí)。
[0020] -種采用所述制備方法制得的卟啉熒光納米探針。
[0021] -種所述卟啉熒光納米探針在細(xì)胞成像中的應(yīng)用。
[0022] 本發(fā)明將疏水性卟啉設(shè)計(jì)成具有良好生物相容性和水分散性的卟啉納米球，且為 了顯示方法的普遍性，使用疏水性卟啉為原料，用表面活性劑將其制備成穩(wěn)定的在水中分 散的納米球，然后再在納米球表面修飾上聚電解質(zhì)來(lái)降低表面活性劑的毒性，提高納米球 的生物相容性，為了展示其在生物光子學(xué)方面的應(yīng)用，這些卟啉納米球被成功應(yīng)用于癌細(xì) 胞成像。所述方法顯示了明顯的靈活性，可以按照疏水材料的特點(diǎn)來(lái)選擇表面活性劑和聚 合電解質(zhì)的種類，可擴(kuò)大疏水卟啉在醫(yī)學(xué)和生物學(xué)方面的應(yīng)用。
【附圖說(shuō)明】
[0023] 圖1為H2TPYRP卟啉基熒光探針的制備路線圖。
[0024] 圖2為H2TPYRP納米球的TEM圖。
[0025] 圖 3 為H2TPYRP/SDS/PDDAC/PSS 納米球的 TEM 圖。
[0026]圖4為卟啉熒光納米探針的紫外可見(jiàn)吸收譜。
[0027]圖5為卟啉熒光納米探針的熒光光譜圖（激發(fā)波長(zhǎng)430nm)。
[0028]圖6為卟啉熒光探針和SKBR3細(xì)胞的共聚焦熒光圖像(亮場(chǎng)圖像）。
【具體實(shí)施方式】
[0029]以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步解釋：
[0030] 1、卟啉熒光納米探針的制備：
[0031] (l)meso-四芘取代卟啉的制備