[发明专利]一种基于适配体修饰二氧化硅@石墨烯量子点的双光子信号放大探针的制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种基于适配体修饰二氧化硅@石墨烯量子点的双光子信号放大探针的制备方法及应用，该方法采用分步骤、表面修饰法制备二氧化硅@石墨烯量子点复合纳米颗粒，再将CCRF‑CEM细胞特异性适配体Sgc8c交联接枝在二氧化硅@石墨烯量子点复合纳米颗粒表面制得靶向复合双光子纳米探针SiOsubgt;2/subgt;@GQDs‑Sgc8c。本发明不仅操作简便、易纯化分离，而且二氧化硅作为功能纳米信号放大载体的存在，提供了“一对多”的信号转导模式，用于对靶细胞的特异性识别和高灵敏实时成像检测。

技术领域

本发明属于纳米功能材料和生物传感探针技术领域，具体涉及一种基于适配体修饰二氧化硅@石墨烯量子点的双光子信号放大探针的制备方法及其靶向双光子成像应用。

背景技术

在精准医学时代，与肿瘤作战更讲究“关口前移”。探索一种肿瘤早期诊断及预后监测新方法，特别是通过细胞和活体水平上的非侵入式、原位、实时成像与表征揭示其发生发展过程中的规律和机制，对于患者治愈率和生存率的提高具有十分重要的意义。核酸适配体（aptamer）作为一类新型靶向识别分子，不但具有与抗体分子相当甚至更强的靶标（如：金属离子、蛋白质、细胞等）识别能力，而且还具有分子量小、合成修饰简单、耐热、无免疫原性等独特优势。因此，以aptamer为靶向识别元件，结合其它信号检测技术，构建一种灵敏度高、可实时、原位成像的荧光检测方法，能够为肿瘤的早期诊断提供强有力的工具。

双光子荧光显微成像技术兼具近红外激发、自发荧光和自吸收低、三维空间分辨率和图像对比度高、组织穿透能力强等优良特性，为疾病临床早期诊断提供了更加准确的方法。石墨烯量子点（GQDs）是一类平均粒径小于10nm的准零维荧光碳纳米材料。作为双光子纳米材料中的一种，石墨烯量子点实现双光子吸收的同时还具有化学惰性、低毒性、易于功能化等特点，已被广泛应用于生物成像、光催化以及荧光传感等领域。然而，已报道的石墨烯量子点存在双光子吸收截面小、荧光量子产率低以及发射光谱范围窄等问题，在生物成像领域中的应用受到了很大的限制；在实际应用中需要采取高强度激光激发高浓度荧光探针的方法来获取较强的信号，从而限制了其在生物医学成像中的进一步应用。此外，现有的石墨烯量子点荧光纳米探针多数是一对一的信号转换模式，灵敏度不高。因此，探索一种“一对多”的提高信号传导部位转换效率的技术，能够增强双光子探针的吸收截面和光学信号响应灵敏度，对于复杂体系中靶标的检测和成像分析，以及癌症的早期诊断极具价值。

信号放大技术是近年来发展的一种利用核酸工具酶和核酸体外扩增、功能化材料等手段，结合光学（如荧光、比色、拉曼）和电化学等检测手段建立起来的高灵敏检测方法。纳米材料由于具有独特的光学、电学效应以及高比表面积等优良特性，是绝佳的用于信号放大的材料，由此发展了基于功能纳米材料的信号放大技术。其中，二氧化硅纳米粒子（SiO₂）作为一种常用的纳米基质材料，具有生物学相容性好、易官能化、无毒、尺寸可控及结构稳定等优势，已被用于原位法制备复合荧光纳米探针的构建中。但是所制得的复合硅球的性状不统一、粒径不均匀，且荧光量子产率不高，限制了其高灵敏、实时成像检测应用。

通常的双光子石墨烯量子点纳米探针多数双光子吸收截面小、荧光量子产率低、以及一对一信号转换模式的灵敏度低，本发明将功能化纳米材料信号放大技术引入到荧光探针的信号识别转导过程中，构建出“一对多”的信号转导模式。若将功能纳米材料信号放大策略与双光子成像技术进行创新结合，并引入特异性识别元件，在高效靶向识别和高灵敏成像检测方面具有较大的发展前景和研究价值。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种基于适配体修饰二氧化硅@石墨烯量子点的双光子信号放大探针的制备方法及应用，该方法采用分步骤、表面修饰法制备二氧化硅@石墨烯量子点（SiO2@GQDs）复合纳米颗粒，不仅操作简便、易纯化分离，而且二氧化硅作为功能纳米信号放大载体的存在，提供了“一对多”的信号转导模式，用于对靶细胞的特异性识别和高灵敏实时成像检测。