[发明专利]一种靶向线粒体的荧光纳米材料及其制备方法与应用

说明书

本发明属于纳米材料及生物标记领域，具体公开了一种靶向线粒体的荧光纳米材料及其制备方法与应用。本发明所述的荧光纳米材料由金纳米簇与三苯基膦或其衍生物通过化学共价偶联而成，所述金纳米簇优选为配体保护的金纳米簇。本发明所提供的荧光纳米材料中修饰有线粒体靶向分子，可以对细胞中的线粒体产生较好的靶向效果。且不需要外加荧光分子，本发明所述荧光纳米材料本身就具有优异发光性能，可作为生物荧光标记物应用。不仅如此，所述荧光纳米材料的原材料易得、且价格低廉，工艺简单、反应温和。

技术领域

本发明属于纳米材料及生物标记领域，具体地说，涉及一种靶向线粒体的荧光纳米材料。

背景技术

线粒体是普遍存在于真核细胞中的一种重要细胞器，参与细胞内三羧酸循环、脂肪酸代谢、氧化磷酸化等多项重要的生理和生化过程，是细胞生存的关键。

近年来的研究表明，线粒体与细胞凋亡密切相关，因此线粒体可以作为抗肿瘤药物的靶点；通过诱导细胞凋亡的途径杀死肿瘤癌细胞，还可以克服铂类药物的耐药性和遗传毒性。基于线粒体的抗肿瘤药物研究，已经成为肿瘤药物设计的热点。

目前已报道的以线粒体凋亡途径为靶点的抗肿瘤药物大都是小分子化合物和反义核酸，但是这些小分子化合物存在水溶性低等缺陷。

荧光标记技术是开展细胞生物学研究的重要手段之一，通过对目标物的标记并结合荧光显微成像技术可以实现细胞及亚细胞生命过程可视化的分析及监测。金纳米簇由几到几十个金原子组成，其荧光性质随组成纳米簇的原子个数的增加而发生变化。2009年，Xie等(J.Am.Chem.Soc.，2009，131(3)，888-889)报道了利用牛血清白蛋白介导合成红色荧光金纳米簇，合成过程温和无毒，且产物量子产率较高。2009年，Lin等(ACS NANO，3(2)，395-401)报道了表面包被二氢硫辛酸DHLA的金纳米簇(AuNCs@DHLA)，并研究了AuNC@DHLA与细胞的非特异性吸附。2014年，Zhuang等(Biosensors and Bioelectronics 55，2014，76-82)报道了蓝色发光的金纳米簇，表面包裹壳聚糖后，与2-羧乙基三苯基溴化磷偶联，制备了可以靶向线粒体的金纳米探针。

然而，上述技术方案仍然存在以下不足：(1)光稳定性差，容易光漂泊，不适于长时间观察，大大限制了其应用范围；(2)双光子发光亮度低，不适于双光子成像。(3)生物相容性差。因此，需要开发一种光稳定性更高、双光子发光亮度高并靶向线粒体的荧光纳米材料。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种靶向线粒体的荧光纳米材料及其制备方法与应用。

为了实现本发明目的，本发明的技术方案如下：

第一方面，本发明提供了一种靶向线粒体的荧光纳米材料，所述荧光纳米材料由金纳米簇(Gold nanocluster，AuNCs)与三苯基膦或其衍生物通过化学共价偶联而成。

所述金纳米簇与三苯基膦或其衍生物之间通过1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)-碳酰二亚胺盐酸盐和N-羟基琥珀酰亚胺反应或者点击化学(Click chemistry)反应形成肽键。

进一步地，所述金纳米簇优选为配体保护的金纳米簇。配体保护后的金纳米簇可更好地与三苯基膦或其衍生物通过化学共价实现偶联，并提高所述荧光纳米材料的水分散性。

在金纳米簇上修饰配体的技术手段，可参考《金纳米簇的制备及其在生物医学中的应用》(化学通报，2015年，第78卷)一文。本发明对现有技术的改进不在于此，且本领域技术人员依据现有技术可知晓具体的操作手段，故本发明对此不另做限定。

进一步地，所述配体保护的金纳米簇具有以下一种或几种表面官能团：-NH₂、-COOH、-PO₃、-SH、-S-S-、环氧基、叠氮基、炔基。