[发明专利]RGD功能多肽修饰的稀土上转换纳米材料、其修饰方法及应用

说明书

技术领域

本发明涉及纳米材料领域，具体地说是一种RGD功能多肽修饰的稀土上转换纳米材料，其修饰方法及应用。

背景技术

上转换纳米材料是一种荧光纳米材料，通过稀土离子的掺杂由低能量红外或者近红外光激发，辐射出高能量的可见光。稀土掺杂NaYF4:Yb/Er可以通过对稀土元素掺杂比例的调节实现多色发光，也可以通过对掺杂元素种类进行调节，实现磁学和光学的多模态信号转换。上转换荧光纳米材料是已知的最有效的可以实现多模态显像的纳米材料之一，在生物分析化学和生物成像等方面有着巨大潜力。

为了实现纳米材料的生物功能，需要对其表面进行功能化修饰。在生物学功能化方面，针对不同的生物分子，如寡聚核苷酸、蛋白质(含抗原、抗体、酶)、多肽等，不同的修饰方法已经被用来对上转换纳米粒表面进行功能化修饰。其中将靶分子和纳米粒表面之间的氨基和羧基偶联反应是对纳米材料功能化的首选方案，比如，Sisi Cui等人(ACS Nano,2013,1,676-688.)利用靶向叶酸受体的叶酸分子作为靶标分子，将其羧基用N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)和二环己基碳酰亚胺(DDC)活化，然后与稀土上转换纳米材料表面亲水性配体壳聚糖上氨基进行偶联，通过酰胺键的形式将叶酸分子的羧基和纳米颗粒表面的氨基相连接，从而构建了靶向到癌部位的纳米颗粒。但所用到的叶酸为小分子靶标，结构简单易于结构修饰，对于多肽或者蛋白这种方法存在明显不足，最突出的问题就是由于多肽或者蛋白质分子中可反应的氨基通常不止一个而使产物中存在大量的异构体，而且如果氨基恰好处于蛋白质的生物活性位点上，则可能导致蛋白质的失活。同时，这种连接方法反应活性较低，连接到纳米材料表面的生物分子较少。

由于上述方法在标记过程当中的非特异性标记，基于“点击化学”的修饰方法受到了越来越多的关注，比如Joshua I.Cutler等人(Nano.Lett,2010,10,1477-1480)，首先将寡核苷酸的末端构建出炔基，接着将纳米粒表面修饰出叠氮基团，通过“点击化学”将靶寡核苷酸分子修饰在纳米粒表面完成对纳米粒的功能化修饰，但是炔基和叠氮基团之间的缩合反应，通常是需要在铜离子的介导下才能完成的。众所周知，铜作为一种常见的重金属离子，在生理条件下能影响生物大分子构象的变化，从而使其功能受到影响。所以，在修饰纳米材料的过程当中会不可避免的影响到纳米粒表面生物大分子的功能。同时由于纯化不彻底造成铜离子的残留，会有潜在的生物毒性。

发明内容

本发明的技术任务是针对上述现有技术的不足，提供一种RGD功能多肽修饰的稀土上转换纳米材料。

本发明进一步的技术任务是提供上述纳米材料的修饰方法。

本发明更进一步的技术任务是提供上述纳米材料的应用。

本发明的技术任务是按以下方式实现的：RGD功能多肽修饰的稀土上转换纳米材料，其特点是由以下修饰方法得到：

首先利用二硬脂酰基磷脂酰乙醇胺-聚乙二醇(DSPE-PEG-OH和DSPE-PEG-NH₂)通过配体交换方法将油酸修饰的纳米粒改性为表面氨基化的水溶性粒子；

随后将羧基化的2-氰基苯并噻唑(COOH-CBT)偶联到表面氨基化的水溶性粒子表面，得到特异性连接臂修饰的水溶性稀土上转换纳米粒；

接着在RGD功能多肽分子氨基端构建出半胱氨酸末端残基，得到半胱氨酸修饰的RGD功能多肽；

最后将半胱氨酸修饰的RGD功能多肽特异性修饰到特异性连接臂修饰的水溶性稀土上转换纳米粒表面，制成RGD功能多肽修饰的稀土上转换纳米材料。

修饰反应式为：

作为优选，上述稀土上转换纳米材料RGD功能多肽的修饰方法包括以下步骤：

1)表面氨基化的水溶性稀土上转换纳米材料的制备：

取表面油酸包裹的稀土上转换纳米材料用三氯甲烷分散，加入二硬脂酰基磷脂酰乙醇胺-聚乙二醇，超声反应一定时间后减压浓缩除去三氯甲烷，纯化得到聚乙二醇(PEG)修饰的表面氨基化的水溶性稀土上转换纳米材料，如采用去离子水重新分散离心，弃去上清液(除去未包裹的二硬脂酰基磷脂酰乙醇胺-聚乙二醇)，得到聚乙二醇(PEG)修饰的表面氨基化的水溶性稀土上转换纳米材料；

2)水溶性稀土上转换纳米材料表面特异性连接臂修饰：