[发明专利]具有光热效应的单壁碳纳米管近红外探针及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物医药领域中的单壁碳纳米管及其制备方法，具体涉及一种可示踪的携带近红外荧光染料Cy5.5的具有光热效应的单壁碳纳米管近红外探针、其制备方法以及作为精准治疗工具的应用。

背景技术

光热疗法是利用近红外808nm的激光照射纳米材料聚集的病灶区域，产生局部高温杀伤病灶，同时减少对正常组织损伤的一种辅助治疗方法。

单壁碳纳米管由于其结构的特殊性在生物医药领域中有非常广泛的应用前景。单壁碳纳米管光稳定性好，在近红外区有很强的光吸收，可以将吸收的光能转化为热能，与传统的放疗、化疗相比更加安全有效。但未经功能化的单壁碳纳米管容易团聚，而且毒性比较大，几乎不溶于水以及有机溶剂，生物相容性很差。为使单壁碳纳米管有比较好的水溶性，并减少毒性，当前的研究主要是在单壁碳纳米管进入生物体之前进行表面修饰，例如对其表面包裹PEG可以减少探针被巨噬细胞吞噬，从而增加血液循环时间，有利于更大程度的使探针进入目标区域。在生物成像方面，此分子探针在合适的粒径范围内可以通过EPR效应或者主动靶向在目标区域中富集，在710nm激光激发后成像，并在808nm照射下将光能转换为热能，产生局部高温以达到光热治疗的效果。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种新的具有光热效应的单壁碳纳米管近红外探针。

本发明的另一目的在于提供所述具有光热效应的单壁碳纳米管近红外探针的制备方法。

本发明的另一目的在于提供所述具有光热效应的单壁碳纳米管近红外探针的应用。

一方面，本发明提供了一种新的具有光热效应的单壁碳纳米管近红外探针，具体而言，本发明提供的单壁碳纳米管近红外探针，是加载有荧光染料Cy5.5的单壁碳纳米管。

Cy5.5是一种水溶性的荧光染料，广泛用于蛋白、抗体、核酸及其他生物分子的标记和检测。Cy5.5的激发波段在678-710nm，是荧光强度高且光稳定性强的长波长染料。其在体内的清除经肝脏排入胆道，最后进入肠道排出体外。当Cy5.5受到波长为678-680nm的波长激发以后，会释放出波长大约为695-710nm的红外光。在生物体内，近红外光可以穿透深层组织且被检测到，因此可以利用近红外成像确定病灶的位置以及范围，达到辅助光热治疗的效果。

本发明中，通过在单壁碳纳米管上加载荧光染料Cy5.5，使得SWNT在近红外808nm区域的吸光度增强。结合小动物活体成像系统(IVIS)进行近红外成像，定位病灶组织的同时选择最佳时间点进行光热治疗，达到最佳治疗效果。

根据本发明的具体实施方案，本发明的单壁碳纳米管近红外探针，其是先对单壁碳纳米管进行羧基化并进行DSPE-PEG表面修饰、之后再加载有荧光染料Cy5.5而制备得到的。

另一方面，本发明提供了一种具有光热效应的单壁碳纳米管近红外探针的制备方法，该方法包括步骤：

对单壁碳纳米管进行羧基化，制备羧基化单壁碳纳米管；

对羧基化单壁碳纳米管进行DSPE-PEG表面修饰，得到DSPE-PEG表面修饰的单壁碳纳米管；

在DSPE-PEG表面修饰的单壁碳纳米管上加载荧光染料Cy5.5，制备得到本发明的具有光热效应的单壁碳纳米管近红外探针。

本发明的制备方法中，通过将未功能化的单壁碳纳米管(SWNT)进行羧基化，加载DSPE-PEG，从而屏蔽SWNT的免疫原性，且能保护其生物活性，延长探针在体内的半衰期。之后耦合近红外荧光染料Cy5.5得到被动靶向探针(SWNT-Cy5.5)。

根据本发明的具体实施方案，本发明的具有光热效应的单壁碳纳米管近红外探针的制备方法中，对单壁碳纳米管进行羧基化的过程包括：

先在单壁碳纳米管中加入3:1的硝酸与浓硫酸混合液体并进行超声，使硝酸分子与单壁碳纳米管充分接触；在磁力搅拌条件下进行回流操作；然后分离硝酸分子，得到羧化的单壁碳纳米管。

更具体地，上述对单壁碳纳米管进行羧基化的过程中，在单壁碳纳米管中加入的3:1的硝酸与浓硫酸混合液体的量与单壁碳纳米管的比例为50～150ml：1g。之后进行的超声主要是使硝酸分子与单壁碳纳米管充分接触，通常的超声条件为80～200W超声20分钟～2小时。

更具体地，上述对单壁碳纳米管进行羧基化的过程中，回流操作可以在105～115℃油浴中充分磁力搅拌条件下进行8～12小时。