[发明专利]一种具有AIE特性的荧光和磁共振造影信号同时增强的两亲性分子、纳米颗粒及制备方法与应用

说明书

本发明属于生物医学材料领域，公开了一种具有AIE特性的荧光和磁共振造影信号同时增强的两亲性分子、纳米颗粒及制备方法与应用。该方法包括：将具有磁共振成像性能的聚集诱导发光(AIE)荧光探针装载在两亲性结构的生物大分子上，经过偶联固定形成大尺寸的带有间隙结构的纳米颗粒。该纳米颗粒的制备，以生物大分子为载体，既可以限制AIE分子内部运动又能使水分子自由进出与钆配合物接触保证了荧光和磁共振信号的同时增强，为发展新型双模态成像探针提供了一定的指导意义。

技术领域

本发明属于生物医学材料领域，特别涉及一种具有AIE特性的荧光和磁共振造影信号同时增强的两亲性分子、纳米颗粒及制备方法与应用。

背景技术

双模态成像在癌症的早期诊断和治疗中起着至关重要的作用。荧光成像操作简便、灵敏度高，但是受限于穿透深度；磁共振成像无电离和核辐射，并且具有无限的组织穿透深度，但是灵敏度低。因此，将两者结合可以实现优势互补，弥补各自的不足。分子型荧光和磁共振双模态成像探针由于其良好的生物相容性而备受关注。其构成元素为荧光部分和磁共振造影部分的共价连接。其中，磁共振造影部分以钆配合物为主，通过影响周围水质子的弛豫时间来改变造影信号。因此，钆配合物必须与水环境中的氢质子接触。而弛豫性能提升的主要策略是延长造影剂的旋转相关时间(τ_R)和周围水分子的扩散相关时间(τ_D)。对于荧光部分，由于一般的荧光材料在高浓度或者聚集状态下荧光猝灭的不足，限制了其在荧光增强方面的有效应用。与此相反，聚集诱导发光(Aggregation-Induced Emission,AIE)材料越聚集荧光越强。将其与磁共振造影部分结合，利用AIE部分的聚集特性来形成大尺寸的纳米材料来实现荧光和磁共振信号的同时增强已有报道(ACS Appl.Mater.Interfaces2014,6,10783)。但是，由于AIE部分较强的疏水性，很容易产生将磁共振造影剂包裹在纳米颗粒内部的现象无法实现磁共振信号的提升。因此，这种策略对分子的设计以及合成的条件要求比较高，不是一种通用性策略。因此，亟需开发一种具有普适性的合成方法来同时提高荧光和磁共振信号，以达到降低使用剂量和增强成像的效果，为新材料的开发提供借鉴意义。

发明内容

为了克服上述现有合成技术的不足，本发明的目的是提供一种具有AIE特性的荧光和磁共振造影信号同时增强的两亲性分子、纳米颗粒及制备方法与应用。

本发明的首要目的是发明一种基于AIE特性的荧光和磁共振造影信号同时增强的纳米材料。

本发明的又一目的是提供上述纳米材料的制备方法，该方法简单有效、原料易得。

本发明的再一目的是实现上述纳米材料在细胞和活体上的成像应用。

本发明开发一种基于AIE特性的荧光和磁共振信号同时增强的创新型策略来解决两者无法同时提高的问题，该策略将对新型双模态成像材料的开发提供指导和借鉴意义。

本发明的目的至少通过如下技术方案之一实现。

本发明提供的具有AIE特性的荧光和磁共振造影信号同时增强的两亲性分子，其结构通式如下所示：

其中，M是顺磁性离子，M为Gd³⁺、Mn²⁺、Fe²⁺中的一种；R1为C6-12的烷基链，R1的末端为羧基、叠氮基、氨基中的一种；

D为电子供体，结构为三苯胺基、四苯基乙烯基及其带有烷基链R2的三苯胺基、四苯基乙烯基中的一种，结构如下所示：

其中，R2为C1-12的烷基链或者甲氧基。