[发明专利]近红外第二窗口发射小分子稀土配合物荧光探针及其制备方法

说明书

本发明属于生物材料技术领域，具体为近红外第二窗口发射小分子稀土金属配合物荧光探针及其制备方法。本发明荧光探针包括DOTA与稀土Ln(III)金属配位形成的配合物，DOTA‑NHS酯与稀土Ln(III)金属配位形成的配合物，以及Ln‑DOTA‑NHS与氨基PEG叶酸反应的产物。本发明通过改变大环多胺结构的官能团而不影响大环多胺与稀土离子的配位能力，与肿瘤表面的受体特异性结合后达到靶向肿瘤的效果，同时实现在近红外窗口指导下的手术切除。根据对小分子稀土配合物荧光探针化学修饰的供体类型，分子探针能够特异性地靶向各种肿瘤，实现抗体‑抗原的免疫反应，以及通过DNA序列的碱基对配对实现基因表达。

技术领域

本发明属于生物材料技术领域，具体涉及一种小分子稀土配合物荧光探针及其制备方法。

背景技术

目前常见的分子影像技术如X-射线，断层扫描成像(CT)，磁共振成像(MRI)和超声成像(US) 被用于辅助外科手术，但这些不是肿瘤特异性的，通常对手术应用效果并不理想。荧光成像由于实时、非侵入性、所需样品量少、高分辨率等优点，在生命科学和生物技术领域等领域已经被广泛使用，尤其是具有靶向肿瘤特异性的荧光成像方式更具有一定的应用价值。在过去几年里，研究者们致力于研究近红外第一窗口(700nm～900nm)的荧光检测和成像，但是由于生物组织在这个波段范围内有很强的吸收和散射，致使其信噪比和组织穿透深度都比较低。因此，近期的一些研究工作主要集中在近红外第二窗口的光(1000nm～1700nm)，在这个波段，生物组织自身的吸收和散射弱，这样就可以极大地提高成像质量和穿透深度。目前，一些无机材料如碳纳米管，量子点，稀土纳米粒子和有机染料分子能够实现近红外第二窗口区的发射，但是它们的发射峰比较宽，进入活体后代谢缓慢，存在潜在的细胞毒性，在水中溶解性差，这大大限制了它们的应用价值。

小分子稀土金属配合物也可以实现近红外第二窗口区的发射，并且具有斯托克斯位移大、锐线发射光谱、荧光寿命长、较高的发光效率、光漂白小、长期毒性低等优点，是用于深组织活体成像的一种很有前景的荧光探针。稀土离子独特的电子结构使其具有许多特殊的光谱性质。稀土离子由于f-f跃迁属于禁阻跃迁，其自身的光吸收能力很弱，摩尔消光系数很小。因此它们的发光主要是通过配体的敏化作用来实现的。目前的稀土配合物大多数是紫外可见光敏化的可见光发射的稀土配合物。因此，近红外光激发下的具有较高发光效率的稀土配合物将会是一种理想的深组织下活体成像和成像指导下的手术切除的荧光探针。通过改变大环结构的官能团而不影响大环多胺与稀土离子的配位能力，可以化学修饰上能够靶向肿瘤的供体，与肿瘤表面的受体特异性结合后达到靶向肿瘤的效果，同时实现在近红外窗口指导下的手术切除。根据对小分子稀土配合物荧光探针化学修饰的供体类型，分子探针能够特异性地靶向各种肿瘤，实现抗体-抗原的免疫反应以及通过DNA的碱基对配对实现基因表达。在临床生物分析和疾病检测方面有更广阔的应用前景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制备工艺简单、水溶性好、光稳定性高、肾清除快、可用于深组织近红外第二窗口发射的活体成像和成像指导下的手术切除的小分子稀土金属配合物荧光探针及其制备方法。

本发明提供的近红外第二窗口发射的小分子稀土金属配合物荧光探针，是1,4,7,10-四氮杂环十二烷-1,4,7,10-四乙酸(DOTA)与稀土Ln(III)金属配位形成的配合物，记为Ln-DOTA，其结构通式如下：

进一步，本发明提供的近红外第二窗口发射的小分子稀土金属配合物荧光探针，是DOTA 衍生物DOTA-NHS酯与稀土Ln(III)金属配位形成的配合物，记为Ln-DOTA-NHS,其结构通式如下：