[发明专利]基于二氧化硅的pH敏感的荧光纳米材料、其制备方法及其应用

说明书

一种基于二氧化硅的pH敏感的荧光纳米材料、其制备方法及其应用。本发明通过化学反应在二氧化硅纳米粒子的表面通过pH敏感的化学键连接荧光染料，并将其应用于生物医学领域，所述荧光纳米材料的粒径在30‑200nm范围之间，且所述荧光纳米材料的内核为二氧化硅纳米粒子，所述二氧化硅纳米粒子的表面通过对pH敏感的化学键与荧光染料连接。本发明的荧光纳米材料大小均匀，粒径及结构可控，具有很好的稳定性，其在循环过程中不产生荧光或者仅发出十分微弱的荧光，而在特定pH环境中发出强烈荧光，从而起到对比增强的效果。本发明工艺简单，生成效率高，易于实现大规模生产且具有很好的临床应用潜力。

技术领域

本发明属于生物医用材料领域，具体涉及一种基于二氧化硅的荧光纳米材料、其制备方法及其在活体荧光成像中的应用。

背景技术

恶性肿瘤的死亡率逐年攀升，是严重威胁人类健康的重大疾病之一。调查显示中国每年大约有200万的新发病例，130万人死于恶性肿瘤，是目前中国人的第二大主要死因。目前癌症的治疗方法有多种，包括手术切除、化疗及放射治疗等等。其中手术切除主要是依靠医生多年的临床实践经验，但是经验对于癌症边界的判断存在很大的误差和局限性。因此如何精准的定位癌症边界是手术成功的关键，而且微小病灶的发现也有利于癌症的有效消除，减少复发的可能性。

光学成像诊断优点突出，它对人体无损、无创、无电离辐射、设备体积小，便于携带，且成像迅速，灵敏度较高。为了提高荧光成像的分辨率和对比度，一种诊断辅助试剂——荧光染料被引入。传统的荧光染料主要是小分子，其在体内成非特异性分布，仅能对血管或某些特定器官进行成像，限制了其在疾病诊断中的应用。随着纳米技术及荧光成像设备的发展，近年来，光学成像中的激发荧光成像在肿瘤边界以及术中导航领域获得了越来越广泛的应用。然而目前激发荧光在术中导航中的应用大都限于浅表肿瘤如乳腺癌，其在一些内部肿瘤的应用报道极少。这主要是由于激发荧光成像背景噪声大，成像灵敏度低等原因造成的，从而使得癌症的诊断及治疗不够精准。为了改善这一现状。研究人员对荧光染料进行修饰，其主要采取的技术就是物理包埋以及化学键连到纳米粒子上，虽然在一定程度上增加了荧光染料在肿瘤部位的富集，然而众所周知多数荧光染料在聚集状态下其荧光会发生一定程度的淬灭，所以上述方法并不能有效提高肿瘤部位的荧光强度。因此如何提高肿瘤部位的荧光强度，降低背景噪声是目前荧光成像技术中亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的是为了解决现有荧光染料存在的稳定性差以及体内非特异性分布的缺点，而提供了基于二氧化硅的pH敏感的荧光纳米材料的制备方法及应用。

为了实现上述目的，作为本发明的一个方面，本发明提供了一种基于二氧化硅的pH敏感的荧光纳米材料，所述荧光纳米材料的粒径在30-200nm范围之间；以及

所述荧光纳米材料的内核为二氧化硅纳米粒子，所述二氧化硅纳米粒子的表面通过对pH敏感的化学键与荧光染料连接。

作为本发明的另一个方面，本发明还提供了一种基于二氧化硅的pH敏感的荧光纳米材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，将乙醇、氨水、去离子水混合，在30℃条件下搅拌0.5～1h；

步骤2，迅速加入硅烷试剂，继续剧烈机械搅拌15min～24h，反应结束后离心洗涤，将固体产物分散在乙醇中，由此得到二氧化硅纳米粒子；

步骤3，将荧光染料分散在二甲基亚砜中，滴加到步骤2制备得到的二氧化硅纳米粒子中，根据需要加入不同的催化剂进行反应0-24h，分离纯化得最终产物。

作为优选，该制备方法还包括：

步骤4，将步骤3的最终产物分散到去离子水或pH为7.4的磷酸缓冲盐溶液中，通过EDC/NHS反应将靶分子连接到所述最终产物的表面。

作为本发明的再一个方面，本发明还提供了一种如上所述的基于二氧化硅的pH敏感的荧光纳米材料在活体荧光成像中的应用。