[发明专利]有高效能量传递和可调斯托克斯位移特征的掺杂有多种染料的二氧化硅纳米颗粒

说明书

技术领域

本发明涉及纳米技术的领域，特别涉及含有至少两种染料的二氧化硅纳米颗粒。更特别地，本发明涉及二氧化硅纳米颗粒，其中所述染料提供了有效的能量传递过程。本发明还提供了所述纳米颗粒在医药领域中，特别是治疗和诊断中，更特别是在治疗诊断中，以及在分析化学领域中的用途。

背景技术

荧光染料是在如环境和食品分析、安全性和医疗诊断等高影响力的领域中的许多应用中被广泛使用的标记物。荧光测量通常灵敏性高、成本低、容易进行、且通用、提供亚微米级可视化和亚毫秒级时间分辨率(L.Prodi,New J.of Chem.2005,29,20-31)。

特别是，由于早期诊断与治疗的成功性和病人的生活质量密切相关，医疗诊断需要具有特定的（光）化学和光物理性质的发光标记和传感器，这些性质包括水溶性、耐光性、非常低的毒性和高亮度(L.Prodi,New J.of Chem.2005,29,20-31；Wolfbeis,O.S.Analytical Chemistry2006,78,3859)。

光致发光光谱的通用性也源于可以进行调节以优化方便信号的众多的参数。即使是非常复杂的分析问题也可以通过控制激发和发射波长、信号采集的时间窗口，以及激发光或所发射的光的偏振来确实地克服。

有价值的基于荧光的标记必须表现出不同的特征(O.S.Wolfbeis,Anal.Chem.2006,78,3859-3873)。作为所有生物标记，要求存在与生物分子共价偶联的反应性基团，这些基团具有水溶性和非毒性。考虑到荧光性质，第一个依赖的事实在于荧光单元应该给出尽可能高的发光信号。提醒的是，因为光致发光通过吸收光子以及随后的辐射失活，从而涉及激发态的形成，所以光致发光是两步骤的过程，通过摩尔吸光系数（ε）和发光量子产率（Φ），信号强度与所述两个过程的效率有直接关系。实际上，在非常稀释的溶液中发光强度与乘积ε×Φ直接成比例，该乘积定义为染料的亮度（L.Prodi,同上）。耐光性也尤为重要，特别是在成像应用中。此外，为了增加性噪比，要避免自体荧光和光散射、源的相关干扰，尤其是当涉及生物样品的时候。这通常可以通过使用三种不同的方法来做到。第一种是基于使用和开发红色和近红外（NIR）染料，这些染料显示了在700-900nm区域的吸收和发光带。作为减少散射的结果这些染料提供最小化背景（由于逆第四功率依赖于波长），且在该频谱范围内不存在生物分子的自然荧光。第二种方法是基于在室温下具有长寿命的磷光发光性染料的使用。在这种情况下，背景光通过使用时间分辨光谱被排除，由于来自自然荧光团的散射光和荧光衰减比磷光快得多，因此可以通过测量安排以消除。最后，大的斯托克斯位移（Stokes-shift）也可以是有价值的，因为它有助于减少来自Rayleigh-Thyndall和拉曼谱带的干扰。