[发明专利]一种稀土染料及制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种新的活细胞标记染料，及其制备方法和应用。

背景技术

光学成像在生物医学研究中起着重要的作用，尤其在生物学研究、临床前诊断与筛查以及图像引导治疗危及生命疾病方面具有重要的作用。光致发光光谱成像由于具有成像快速稳定、亚细胞结构分辨率高、灵敏度高以及生物毒性低的特点，使得其在生物成像的应用方面有巨大的优势。如今，光致发光材料已经被广泛报道，例如绿色荧光蛋白(GFP)、有机染料、量子点(QD)、稀土发光纳米粒子。

然而，绿色荧光蛋白(GFP)存在诸如易被蛋白水解酶水解以及与自发荧光光谱重叠等内在缺陷，使得它很难被用于体内细胞追踪实验。此外，绿色荧光蛋白(GFP)还有一个激发光光谱窄而发射光光谱宽的关键缺陷，这使得它不能通过单一的发射光来同时激发多种荧光蛋白。更糟糕的是，包括罗丹明、生物素以及4‘,6-二脒基-2-苯基吲哚(DAPI)在内的这些商品化的有机染料同样也有严重的缺陷，这些染料在每平方1千瓦的共振照射下几秒就会发生快速且不可逆的淬灭或光漂白现象。而量子点在一定程度上可以克服光漂白的问题，它通常可以反应细胞的毒性同时显示单粒子能级的闪烁。因此，克服了目前光致发光材料中所存在的缺陷，可用于临床应用的理想化新型PL材料应具有以下特点：(1)连续且宽的发射光谱；(2)高耐光漂白性；(3)良好的生物相容性；(4)较高的亚细胞分变率。

幸运的是，能够发射更亮荧光和产生较少光漂白的稀土发光纳米粒子可以用来作为光致发光成像研究的潜在候选材料。具体地来讲，由于稀土纳米粒子中的每个单粒子中存在大量荧光发射器，使得其量子闪烁点会完全消失。并且稀土纳米粒子在光照下所发出的冷光是很稳定的，这使得稀土纳米粒子可以被持续观察任意长的时间。此外，具有不同形态、尺寸以及相位控制的发光稀土纳米粒子已经可以被合成制备，并且这些粒子的疏水表面通常会接受亲水性修饰，这一修饰过程对于粒子的生物相容性以及在生物医学中的应用非常重要。然而，目前大多数用于发光稀土纳米粒子表面修饰的方法都有两个重大的缺陷：纳米粒子的反应性和纳米粒子易团聚。更糟糕的是，虽然传统的稀土荧光材料具有较高的生物组织成像对比度，但是它们只有一个荧光发射峰，并且难以提供亚细胞级别的分辨率。通常，发光稀土纳米粒子具有两个优点：宽而连续的激发光谱，以及突出的耐光漂白性，而对一些地方进行改进之后又赋予其更好的生物相容性和亚细胞级别的分辨率。

因此，有必要设计一种新的稀土染料及制备方法和应用，以克服上述缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种稀土染料及制备方法和应用，具有同时标记出活细胞细胞质和细胞核的功能。

为达上述目的，本发明提供一种稀土染料，该稀土染料的化学组成为LaOF:Ce_M,Tb_N，其中，1≤M≤5，0.5≤N≤1.5。

较佳的，该稀土染料的平均粒径小于等于10nm。

为达上述目的，本发明还提供上述稀土染料的制备方法，包括如下步骤：

a.将氟镧化合物，氟铈化合物和氟铽化合物按2：2:1加入到油氨溶液中，加热到230～300摄氏度，反应20分钟～1小时,反应产物用乙醚沉淀后，用丙酮溶液洗涤。

b.先将10～100mg的LaOF:Ce,Tb纳米晶体重新分散在甲苯中备用,然后在三角烧瓶中将0.1-1g PAA溶解在2～20ml丙三醇溶液中，加热至110摄氏度后，加入LaOF:Ce,Tb纳米晶体甲苯溶液，在持续通入氮气的条件下150～450转每分针磁力搅拌5-15分钟，加热至240摄氏度并保温1～3h，直至溶液变澄清，反应完成后，冷却至室温后，通过12000rpm离心30分钟，并用水-乙醇溶液(1:1)洗涤来获得LaOF:Ce,Tb@PAA纳米晶体；

c.将所制备的LaOF:Ce,Tb@PAA纳米晶体按0.5～5mg/ml浓度重新分散在2-吗啉代乙磺酸(MES)缓冲盐溶液中，PH 6.0，加入2mM浓度的EDC和5mM浓度NHS，使PAA上的羧酸基团活化为琥珀酰亚胺酯，半小时后加入精氨酸，至终浓度为5～50mg/ml，调PH到7.0，反应12小时。在NHS/EDC反应之后，通过12000rpm离心和磷酸盐缓冲液洗涤收集LaOF:Ce,Tb@PAA@Arg纳米晶体。

较佳的，在步骤a中，加热到270摄氏度。

较佳的，在步骤b中，先将30mg的LaOF:Ce,Tb纳米晶体重新分散在甲苯中备用,然后在三角烧瓶中将0.5g PAA溶解在10ml丙三醇溶液中。