[发明专利]一种活体纳米生物传感系统及其制备方法与应用

说明书

本发明公开一种活体纳米生物传感系统及其制备方法与应用，所述纳米生物传感系统包括：由近红外量子点构成的内核；包覆其表面的功能化聚合物分子；所述功能化聚合物分子通过共价交联或非共价作用与可特异性被过氧亚硝酸阴离子（ONOO‑）降解的花青染料实现共包覆；通过化学交联与所述功能化聚合物分子偶联的肿瘤靶向分子。通过本发明的活体纳米生物传感系统，利用量子点与花青染料对激发光的竞争性吸收实现初始荧光淬灭，肿瘤微环境异常升高的ONOO‑使得花青染料降解，实现量子点近红外荧光恢复。该系统可为肿瘤的精准诊断、治疗效果评估提供实时、原位可视化工具。

技术领域

本发明涉及纳米荧光材料的生物应用领域，具体涉及一种活体纳米生物传感系统，及其制备方法与应用。

背景技术

癌症是威胁人类健康的主要疾病之一。研究表明氧自由基水平与肿瘤的发生、发展呈现高度相关性。其中过氧亚硝酸根（ONOO^-）被视为肿瘤的一个重要的标志物。

目前针对ONOO^-的检测主要以体外细胞检测为主，活体层次的检测目前还存在比较大的挑战，主要原因是ONOO^-的浓度水平比较低（微摩尔量级），稳定时间很短（数十毫秒）。人们利用荧光成像目前已实现了细胞层次的检测，但受制于传统荧光成像存在的低的组织穿透深度及生物体自发荧光干扰，很难实现深层组织下的ONOO^-高灵敏度检测。因此，若能实现在体实时、高灵敏度ONOO^-检测，对于肿瘤的诊断及治疗效果评估具有重大意义。

近期研究表明，近红外II区荧光（NIR-II 1000-1700 nm）极大降低了生物组织对光子的吸收和散射，几乎没有生物自发荧光干扰，因此相比于传统的可见（400-650 nm）和近红外I区（650-950 nm）荧光活体成像，近红外II区荧光成像具有更好的组织穿透深度和更高的空间分辨率。同时，相比于传统的“always on”荧光探针，通过选择合适的荧光淬灭剂构建“turn on”型探针，可有效去除非特异性信号干扰，实现更高灵敏度检测。花青素染料在近红外区域呈现高的光谱吸收特性，并且可特异性被ONOO^-氧化降解。因此，利用花青素染料与近红外量子点竞争性吸收激发光，从而使得量子点初始状态呈现荧光“turnoff”; 当在肿瘤微环境区域ONOO^-导致花青素染料降解，从而解除竞争性吸收抑制，实现近红外量子点恢复，实现肿瘤活体特异性、高灵敏度检测。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种活体纳米生物传感系统及其制备方法与应用。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供了一种活体纳米生物传感系统及其制备方法与应用，包括：由近红外量子点组成的内核；包覆在近红外量子点内核的功能化聚合物分子；包覆在近红外量子点内核的花青染料；与所述功能化聚合物分子偶联的肿瘤靶向分子。

其中功能化聚合物分子和花青染料是共包覆在内核外。

其中功能化聚合物分子和花青染料通过共价交联或非共价作用包覆的。

其中花青素可特异性被过氧亚硝酸阴离子（ONOO-）降解。

其中肿瘤靶向分子是通过化学交联与聚合物分子偶联的。

所述近红外量子点，荧光发射峰位于1000-1700 nm。

所述功能化聚合物分子，其主链或支链具有的功能化修饰基团包括氨基、羧基、巯基，或它们的任意组合。

所述花青素染料，吸收峰位于700-1700 nm。

所述花青素染料通过化学交联或非共价方式与所述功能化聚合物分子连接，而组装到所述活体纳米生物传感系统。