[发明专利]一种量子点标记的血红素铁的制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种血红素铁的制备方法，特别是一种量子点标记的血红素铁的制备方法及其在体内外示踪血红素铁吸收方面的应用，属于生物技术领域。

背景技术

铁是人体必需的微量元素之一，人体铁缺乏会导致贫血、智障等疾病。据世界卫生组织统计，全球缺铁性贫血患者已达10亿人，这给人类的健康生活带来很大的威胁。铁主要通过饮食获得，食物中的铁主要分非血红素铁和血红素铁。小肠是铁吸收的唯一部位，机体主要通过控制小肠铁吸收达到铁代谢平衡，以保证各种生理过程正常进行。目前，非血红素铁的小肠吸收机制已明确，而对于血红素铁的小肠吸收机制还不清楚。血红素铁，即卟啉铁，由原卟啉与一分子Fe²⁺构成，是生物态铁。血红素铁来源于肉类食品中的肌红蛋白和血红蛋白，如动物肝脏、瘦肉和鱼等，因此血红素铁的生物利用率（~25%）高，机体约有2/3的铁靠摄取血红素获得。据研究估计，虽然血红素铁只占摄入总量的1/3，但来自血红素的铁占人均总铁的2/3。血红素铁可直接被小肠上皮细胞吸收，不产生消化道刺激，对于缺铁导致的疾病，用补血红素铁来治疗应该是一种更为有效的手段，但其吸收机制不清楚，一味地补铁，不但达不到有效的治疗目的，还有可能造成铁过多而导致其它疾病。因此，铁吸收机制的研究，尤其是血红素铁的吸收机制研究日益重要。

对于血红素铁吸收机制的研究，目前主要采用同位素（⁵⁵Fe、⁵⁹Fe、¹⁴C）标记技术，但同位素会对人体产生很大伤害。为了避免使用同位素带来的伤害，寻找一种替代技术用于解决同位素标记带来的伤害具有重要意义。量子点（quantum dots, QDs）是一种新型的荧光标记试剂，具有独特的荧光性质：荧光发射波长可控、荧光强度高、光稳定性好、耐光漂白、能实现一元激发多元发射等，在医学生物学上已被用于细胞、活体等靶向定位、免疫荧光标记、信号转导、活体成像探针等。其中，核壳结构的CdSe/ZnS量子点，具有量子产率高、光学性能稳定等特点，在生物学中被广泛应用。而对于以CdSe/ZnS为荧光标签，研究血红素铁的吸收机制未见报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种量子点（QDs, CdSe/ZnS）标记血红素铁的制备方法，该方法所得到的产物（QDs-Hemin），在生理条件下稳定性好，在体和细胞实验均证实，QDs-Hemin可用于研究血红素铁的体内外吸收机制，解决了目前常用同位素作标记对人体危害大的缺陷。

本发明解决其技术问题采取的技术方案是这样的：

本发明利用旋转蒸发法制备量子点标记的血红素铁（QDs-Hemin），在QDs-NH₂与Hemin按物质的量比采用（1：20）~（1：80）时，均可制得产物。所得产物在生理条件下稳定性好，在体和细胞实验均证实，QDs-Hemin可用于研究血红素铁的体内外吸收机制。

具体的，本发明的量子点（QDs, CdSe/ZnS）标记的血红素铁的制备方法包括如下步骤：

(1) 将油溶性量子点用无水乙醇洗1次，条件是12000 rpm, 5 min，然后将其与修饰试剂PEG-NH₂一同溶于氯仿，放入圆底烧瓶中，超声1~2min，用旋转蒸发仪抽除氯仿，再往圆底烧瓶中加入B.R.缓冲液，控制pH=8.4，吸出溶液，先过0.22微米的滤膜，再放入100 KD的超滤管中超滤，即得到水溶性的QDs-NH₂；

(2) 将步骤（1）所得到的QDs-NH₂与Hemin按物质的量比（1：20）~（1：80）比例添加到pH=7.4的PBS缓冲液中，然后加入连接剂EDC（1-乙基-3-(3-二甲胺基丙基)碳二亚胺），在水平摇床上避光反应3h，再将反应液移入超滤管，7000 rpm, 5 min超滤，剩余液体就是产物量子点-血红素铁QDs-Hemin。

本发明取得的有益效果如下：

本发明制备的QDs-Hemin，用于研究血红素铁的体内外吸收机制，可以揭示血红素铁在Caco-2细胞的吸收机制，完善小肠铁吸收理论，同时丰富了铁代谢理论，为人体铁紊乱相关疾病的预防、治疗和药物开发提供了理论基础。

附图说明

图1：QDs-Hemin的紫外吸收和荧光发射图谱。