[发明专利]用于细胞内铜离子荧光成像的纳米探针及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于细胞内铜离子荧光成像的纳米探针及其制备方法。

背景技术

铜是人体内一种必需的微量元素，在人体的新陈代谢过程中起着重要的作用。铜缺乏将使脑细胞中的色素氧化酶减少，活力下降，从而使记忆衰退、思维紊乱、反应迟钝，甚至步态不稳、运动失常等；铜元素在人体内参与多种金属酶的合成，铜元素一旦缺乏，此类酶的合成减少，心血管就无法维持正常的形态和功能，从而给冠心病入侵以可乘之机。另一方面，摄入过量的铜却又可能造成中毒，包括急性铜中毒、肝豆状核变性、儿童肝内胆汁淤积等病症。因此，明确生理过程及细胞中铜的分布情况对于研究铜的复杂生理功能具有重要意义。

铜离子荧光探针的设计和合成是荧光传感材料研究领域的重点和热点之一，目前常用的探针材料主要有：有机分子荧光探针、量子点等。它们存在如下缺点：（1）有机分子探针结构不稳定，光稳定性差，且水溶性较差，无法在纯水相环境或细胞体系中得到应用。（2）量子点类荧光探针化学稳定性还是不尽人意的，其生物毒性还存在较大争议等。（3）所用探针的激发光位于紫外及可见光区等高能量光区，对细胞杀伤性大，同时生物自发荧光强，信噪比低。以此，设计合成生物毒性低、水溶性好，背景影响小的可用于活细胞内铜离子荧光成像的探针材料具有重要的理论意义及现实的应用价值。

发明内容

本发明的目的之一在于针对现有技术中存在的不足，提供一种用于细胞内铜离子荧光成像的纳米探针，实现水相体系中铜离子的痕量检测及细胞内铜离子荧光成像的应用。

本发明的目的之二在于提供该纳米探针的制备方法。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案是：

一种用于细胞内铜离子荧光成像的纳米探针，其特征在于该探针是在具有核壳结构的上转换发光纳米晶上包覆上介孔二氧化硅，作为能量给体，然后通过共价键键合的方式与作为能量受体的罗丹明B衍生物荧光染料前驱体分子的键合而成，其中具有核壳结构的上转换发光纳米晶与介孔二氧化硅的质量比为1：10~1：19；所述的能量给体与能量受体的质量比为10：1~15：1。

上述的具有核壳结构的上转换发光纳米晶为：NaYF₄：Yb，Er @NaYF₄、NaYF₄：Yb，Er @NaYF₄：Yb，Er、NaYF₄：Yb，Er @NaGdF₄或NaYF₄：Yb，Er @NaGdF₄：Yb，Er。

上述的罗丹明B衍生物荧光染料前驱体分子可以是：

                                                 或 。

一种制备上述的用于细胞内铜离子荧光成像的纳米探针的方法，其特征在于该方法的具体步骤为：

a. 将具有核壳结构的上转换发光纳米晶上包覆介孔二氧化硅，得到CS-UCNPs@mSiO₂；

b. 将罗丹明B衍生物荧光染料前驱体分子与异氰酸丙基三乙氧基硅烷按照摩尔比1:2 ~ 1:10 的比例溶于有机溶剂中，加热回流2 ~ 10 小时；将所得到的混合物冷却后，旋转蒸发除去溶剂，经分离提成后得到用于细胞内铜离子荧光成像的纳米探针。

上述的步骤a的具体方法为：

a. 将十六烷基三甲基溴化铵和具有核壳结构的上转换发光纳米晶按4：1~5:1的质量比溶于去离子水中，过夜除去环己烷；

b. 将正硅酸乙酯的乙醇水溶液加入到步骤a所得溶液中，调节pH至10~ 12，加热至70℃，并保持2小时，反应结束后，用乙醇洗涤，得二氧化硅包覆的纳米颗粒即CS-UCNPs@SiO₂，并分散在无水乙醇中；

    c. 将硝酸铵和步骤b所得纳米颗粒CS-UCNPs@SiO₂按15:1~20:1的质量比溶于无水乙醇中，加热至60℃，保持2 ~ 4小时，冷却、离心，用乙醇，即制得CS-UCNPs@mSiO₂纳米颗粒。。

本发明的优点在于：以稀土上转换发光纳米晶作为能量给体构筑纳米探针，其激发光位于近红外光区的980 nm，有效避免了高能量光的光损伤及生物背景荧光强的缺点。其次，所合成的纳米探针具有良好生物相容性及低的生物毒性，可实现细胞内铜离子荧光成像。另外，本发明方法所制备的纳米探针粒径均一、形貌良好、结构稳定，且实验条件温和，重复率高。

附图说明