[发明专利]有机无机杂化磷光二氧化硅磁性纳米粒子及制备和应用

说明书

技术领域

本发明属于发光磁性纳米材料技术领域。具体涉及以四氧化三铁为核二氧化硅为壳的核壳结构以及磷光铱配合物的有机/无机杂化纳米粒子的制备及其在生物成像中的应用。

背景技术

生物医学成像可以在分子、细胞水平进行疾病的分析和诊断，减少对健康细胞核组织的影响。纳米探针一般使用生物相容性的粒子能够将细胞内环境与有毒的成像剂隔离，成像剂被包覆在基质中可以防止成像剂受到来自细胞内环境的任何可能的干扰，纳米级的尺寸能够降低细胞的物理干扰，并且小尺寸能够提供快速的响应时间，不同的成像剂可以同时包覆于相同的粒子中，使利用比度法进行测量成为可能。所以利用生物相容性的纳米粒子运载合适的成像剂用于细胞成像，同时连接上靶向配体赋予其癌细胞靶向的功能具有重大的意义。

磁性纳米粒子是一类智能型的纳米磁性材料。既具有纳米材料所具有的性质如粒径小、比表面积大、偶联容量高，又具有磁响应性及超顺磁性。磁性纳米粒子由于独有的特性在医药中有着多种用途。其中最独特的特性是磁响应性。利用这一特性磁性纳米粒子用于药物载体、磁性分离和细胞的分选。还由于其可作为对比剂用于磁共振成像、作为热疗介质用于癌症热疗、并且可应用于磁力组织工程而引起研究者的广泛关注。具有独特特性的功能性纳米粒子的这些应用将更一步促进医药生物技术的发展。

在现有的纳米生物成像技术中，荧光染料因其简便与通用性而得到广泛应用。相比有机荧光，具有d⁶、d⁸和d¹⁰电子结构的磷光重金属配合物具有优异的光物理性质，如大的斯托克斯位移可以很容易区分激发和发射峰，能使用可见光进行激发，长的发射寿命有利于使用时间分辨技术有效地与背景荧光信号区分开以提高检测的信噪比和灵敏度等。

然而，大多数的金属配合物磷光成像剂由于疏水性和毒性很难进入细胞，实现成像功能。因此，有必要选择合适的纳米载体，运载金属配合物磷光成像剂，普遍性的实现金属配合物的生物成像功能。介孔纳米二氧化硅以其规则的介孔结构、尺寸可调、容易功能化、显著的生物相容性，以及光学上的透明性越来越多的受到人们的关注，成为一种有效的纳米载体。将金属配合物磷光成像剂通过介孔纳米二氧化硅的运载，有效的弥补了金属配合物磷光成像剂的不足，并将其独特的光学性质用在在细胞和生物体的成像中，因此有机/无机杂化磷光二氧化硅磁性纳米粒子的研究具有深远的科学意义和应用价值。

鉴于此，本发明的磷光重金属铱配合物与二氧化硅磁性纳米粒子杂化，从而制备出低毒、形貌规则、大小可控的磷光二氧化硅磁性纳米粒子，并探索其在生物成像上的应用，以及在药物载体、磁性分离和细胞的分选等方面的应用前景。

发明内容

技术问题：本发明的目的在于提供磷光铱配合物的有机/无机杂化介孔二氧化硅磁性纳米粒子，给出它们的制备方法，并提出这类配合物在细胞标记、成像中的应用。利用扫描电子显微镜和透射电子显微镜观测纳米粒子的形貌，动态光散射检测其在水溶液中的粒径分布，热重分析测试杂化粒子中有机分子含量，紫外-可见吸收光谱、荧光发射光谱检测杂化纳米粒子的光物理性质。

技术方案：一种有机无机杂化磷光二氧化硅磁性纳米粒子，其特征在于以磁性纳米粒子四氧化三铁为核、有机磷光染料通过硅氧烷的共价连接分布在二氧化硅纳米粒子的介孔结构中与粒子表面上，形成的有机无机杂化磷光二氧化硅磁性纳米粒子孔径在2-5nm，粒径在50-100nm，为一种有机磷光染料包覆在二氧化硅内外表面的有机无机杂化结构。

该方法包括：1）磷光前躯体的制备；2）磷光前驱体和纳米二氧化硅磁性纳米粒子的杂化，具体如下：

1）磷光前驱体的制备：

其中为具有以下结构的杂环化合物：

具体是将C^N配体与IrCl₃·3H₂O在3:1,v/v的2-乙氧基乙醇和水的混和溶剂中回流反应，反应完全后得到的二氯桥中间体与邻菲咯啉衍生物在2:1v/v的二氯甲烷与甲醇的混合溶剂中回流，然后加入六氟磷酸钾室温搅拌，将溶剂旋出，得的固体用柱层析方法分离，即得到上述铱配合物；

2）磷光前驱体和二氧化硅磁性纳米粒子的杂化：