[发明专利]一种荧光铜纳米簇的绿色合成方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种荧光铜纳米簇的绿色合成方法及其应用，具体是将一定浓度的铜盐溶液与不同种类肿瘤细胞孵育，原位合成具有优异荧光性能的铜纳米簇，由此可实现对肿瘤细胞的实时、高分辨的荧光成像。同时，本发明的铜纳米簇在荷瘤裸鼠模型上可实现快速、实时原位活体肿瘤靶向荧光成像。本发明的铜纳米簇是通过肿瘤细胞直接生物合成制得，具有很好的生物相容性；该方法绿色环保，对环境没有污染，其原位合成反应能够实现快速精准定位与肿瘤靶向成像分析，具有简便易行精确高效等特点。

背景技术

在生命科学研究中，生物影像信息往往是最重要、最直接的研究证据，有时甚至是唯一的证据。伴随着生物医学技术研究的不断深入，可视化的生物成像技术在生命科学和医学领域扮演着越来越重要的角色，相比于其它生物成像技术而言，荧光成像具有价格低廉、成像快速、灵敏度高等特点。此外，荧光成像技术可以对各种癌症模型的肿瘤生长情况进行测量，实时监测癌症治疗中病灶组织的变化；定量的对小鼠整体原位瘤、转移瘤及自发瘤进行无创伤地的检测。但是目前使用荧光染料和量子点作为荧光探针具有一些明显的缺点，如较低的光穿透深度可能的生物组织破坏，以及生物样品的自发荧光等性限制了它在生物成像领域的进一步应用。 

伴随着纳米科学和技术得到发展，纳米材料用于癌症早期诊断成像和治疗得到了人们的广泛关注。纳米材料由于其颗粒比癌细胞小，更容易通过细胞屏障，并且由于肿瘤组织微血管通透性亢进和不健全的淋巴引流系统产生的高通透高滞留效应，使得其优先在肿瘤部位聚集。因此，纳米材料能提供癌症病人的高灵敏和特异性成像信息，还能运输抗癌药物到达肿瘤的位置。当前，我们在以下几个方面的认识仍然是有限的：一是适合用来成像的生物标志物；二是成像靶标和反差增强材料的选择；三是用来成像的探针为生物化的化学方法。我们在发展癌症特异性成像试剂上同样遇到很多困难，包括：靶向组织或肿瘤的探针的运输不佳；生物毒性大；探针的稳定性不佳；体内信号增强强度低等。本发明提出了一种荧光铜纳米簇的绿色合成方法及其应用，具体是将一定浓度的铜盐溶液与不同种类肿瘤细胞孵育，原位合成具有优异荧光性能的铜纳米簇，由此可实现对肿瘤细胞的实时、高分辨的荧光成像。

发明内容

本发明的技术方案提供了一种荧光铜纳米簇的绿色合成方法及其应用，具体是将一定浓度的铜盐溶液与不同种类肿瘤细胞孵育，原位合成具有优异荧光性能的铜纳米簇，由此可实现对肿瘤细胞的实时、高分辨的荧光成像。同时，本发明的铜纳米簇在荷瘤裸鼠模型上可实现快速、实时原位活体肿瘤靶向荧光成像。本发明的铜纳米簇是通过肿瘤细胞直接生物合成制得，具有很好的生物相容性；该方法绿色环保，对环境没有污染，其原位合成反应能够实现快速精准定位与肿瘤靶向成像分析，具有简便易行精确高效等特点。 

针对目前现有技术的局限性，本发明提供了一种荧光铜纳米簇的绿色合成方法及其应用，具体方法为：将铜盐溶液与不同种类肿瘤细胞共同孵育，利用肿瘤细胞的特异性原位合成荧光铜纳米簇，实现了对肿瘤细胞的实时、高分辨的荧光成像。

 具体措施如下：

首先在细胞水平进行研究，其具体步骤是：

1）将浓度为0.0001mmol/L~1 mmol/L的铜盐溶液与肿瘤细胞在细胞培养箱中孵育8~24小时后，得到原位生物合成的铜纳米簇。

2）用荧光光谱仪、共聚焦荧光显微镜等对铜纳米簇在细胞中的分布情况进行表征。通过荧光成像的荧光分布情况和其荧光强度对铜纳米簇组分进行定性或定量分析。

该成像用于活体肿瘤成像时，将铜盐溶液注射到肿瘤组织周围或肿瘤组织中，利用肿瘤细胞中特异性生成的大量的铜纳米簇，使用活体荧光成像仪对肿瘤部位进行快速荧光成像。 其具体步骤是：

1）构建裸鼠肿瘤模型；

2）将0.1~0.5 mL无菌的浓度为0.1~100 mmol/L的铜盐溶液，注射到裸鼠肿瘤模型上，经过2~24小时的孵育在裸鼠肿瘤模型上实现实时肿瘤靶向高分辨荧光成像；所述步骤2）中的注射方法为尾静脉注射或局部注射；

3）用活体荧光成像仪对肿瘤部位进行肿瘤荧光成像并对其进行定性及并对荧光强度定量分析。

本发明与现有技术方法相比，具有以下优点和效果：

本研究采用肿瘤原位生长铜纳米簇等纳米生物探针的方法，这种方法能有效避免传统纳米材料合成过程中引入的化学试剂以及纳米材料稳定剂所造成的危害和生物毒性，并可实现活体肿瘤靶向荧光成像分析。

该发明进一步结合荧光、拉曼、超声、CT和核磁等，可进行多形态与多模态的同步成像及准确靶向定位，具有简便易行精确高效等特点。