[发明专利]一种双模式光学成像探针及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及纳米材料学和生物分析化学领域，具体涉及一种双模式光学成像探针及其制备方法，该双模式光学成像探针集荧光和表面增强拉曼散射(SERS)信号于一体；该制备方法操作简单、可重复性好、成本低廉并且环境友好。

背景技术

光学成像技术能够直观显示生物活体内的基因表达和细胞活动，是分子及细胞影像技术中的强有力手段，正在被越来越广泛地应用于医学及生物学研究领域。与其他活体动物体内的成像技术，如超声(ultrasound)、计算机断层显像(computed tomography，CT)、磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)、正电子衍射成像(positron-emissiontomography，PET)相比，光学成像具有许多独特的优点，如操作简便、结果直观、测量快速、灵敏度高及费用低廉等。目前该技术已被广泛应用于生命科学、医学研究及药物研发等领域。

各种活体成像技术中，荧光成像技术发展最快，并在生物传感、药物研发、肿瘤诊断治疗等领域中得到广泛应用。近年来，新型荧光成像材料的出现，大大提高了荧光成像的灵敏度和信噪比，促进了荧光成像的应用。比如，Lakadamyali等人在宽场显微镜下用pH敏感的荧光探针标记流感病毒，对病毒从细胞膜至细胞核的过程进行了跟踪，Rieder等人对活细胞有丝分裂进行了实时观察，在56分钟内记录了一个细胞分裂的全过程，为研究活细胞生命活动复杂过程提供了清晰的图像。尽管荧光成像技术已经广泛应用于生命科学领域并取得了显著的成果，但它仍然存在光漂白、发射谱宽等问题，制约了其在某些探测领域中的进一步应用。

在目前的各种光学成像技术中，新兴的表面增强拉曼散射(SERS)光谱成像由于结合了传统拉曼散射和等离子激元波增强的优势，在其诞生后的短短几年内就得到了飞速发展。SERS突破了传统拉曼散射存在的散射截面低而带来的瓶颈，避免了荧光光谱成像中存在的光漂白以及荧光标记的毒性等问题，是当前国际上备受瞩目的研究焦点，已成功地应用于材料分析、生物分子探测、蛋白质相互作用研究等领域。SERS成像技术由于具有可以避免荧光标记中的光漂白，降低对细胞的毒性，提供丰富的光谱信息等优势，成为人们研究的热点。尽管关于SERS探针的结构和制备方法已有大量报道，但能适用于生物活体的探针并不多，并且制备方法较为繁琐，灵敏度、稳定性和生物兼容性尚有待进一步提高。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明的第一目的为：提供一种双模式光学成像探针，该双模式光学成像探针集荧光和表面增强拉曼散射(SERS)信号于一体，灵敏度高，稳定性和生物兼容性好；本发明的第二目的为：提供一种该双模式光学成像探针的制备方法，该制备方法操作简单、可重复性好、成本低廉并且环境友好。

技术方案：为实现上述第一目的，本发明的双模式光学成像探针，包括分散于水溶液中的纳米粒子，每个纳米粒子包括核体和包裹层，所述核体为金纳米或银纳米聚集体，所述包裹层为交替吸附的多层聚二烯丙基二甲基氯化铵和聚苯乙烯磺酸钠，包裹层最外层为吸附有荧光材料的聚二烯丙基二甲基氯化铵。

所述荧光材料为有机分子荧光染料或量子点材料。该双模式光学成像探针以金(或银)纳米聚集体为SERS基底，且该金(或银)纳米聚集体是直接通过拉曼标记物诱导生成；该双模式光学成像探针在激发光照射下，可以产生SERS和荧光信号。

为实现上述第二目的，本发明的双模式光学成像探针的制备方法，包括以下步骤：

1)制备金纳米粒子溶液或银纳米粒子溶液，将拉曼标记物加入金纳米粒子溶液或银纳米粒子溶液，混合10～20分钟，形成拉曼标记物诱导的金纳米聚集体或银纳米聚集体；2)在金纳米聚集体或银纳米聚集体的水溶液中加入2～4mL浓度为1.5～2.5％的聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)水溶液，搅拌1.5～2.5小时后离心洗涤并重新分散在水溶液中；3)加入与步骤2)中聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)水溶等体积等浓度的聚苯乙烯磺酸钠(PSS)水溶液，搅拌1.5～2.5小时后离心洗涤并重新分散在水溶液中；4)重复上述步骤2)和3)至少两次；5)将荧光材料与浓度为1.5～2.5％的聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)水溶液混合，搅拌后，将混合液加入到步骤4)中得到的纳米粒子水溶液中，搅拌2.5～3.5小时，离心洗涤后重新分散在水溶液中，即得双模式光学成像探针。