[发明专利]聚多巴胺包覆的金纳米棒材料及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于生物技术领域，具体涉及聚多巴胺包覆的金纳米棒材料及其制备方法，以及在构建肿瘤细胞拉曼成像检测与实时光热治疗平台中应用。

背景技术

成像引导是一项发展迅速的肿瘤细胞检测和治疗技术，是未来实现精准医疗的一项重要的手段。在成像引导的肿瘤治疗技术中，光热治疗由于其高效性、微创性以及对周围组织低损伤性的优势，受到了越来越多的关注。近年来，随着多种同时具有光热转化效率以及高成像灵敏度的多功能纳米材料被不断合成，人们发展了多种不同的成像引导的肿瘤光热治疗技术。由于成像和光热治疗需要不同的激光进行激发，所以这些成像引导的肿瘤光热治疗技术往往需要多种仪器的联合使用才能完成，不仅步骤繁琐，而且降低了肿瘤治疗的特异性，限制了其在临床中的应用。

金纳米棒在近红外区有强烈的吸收，并且具有良好的光热转化效率，是光热治疗中常用的一种纳米材料。此外，金纳米棒还具有很多独特的光学性质，作为显影剂广泛地应用于多种模式的肿瘤成像中，例如近红外光成像、核磁成像、CT成像以及拉曼成像。在这些成像模式中，拉曼成像，特别是表面增强拉曼（SERS）成像，因为具有极高的灵敏度、良好的光稳定性以及多目标同时检测的能力，被认为是一种理想的肿瘤成像检测手段。值得注意的是，金纳米棒在近红外光的激发下可以同时产生光热转化效应以及拉曼增强效应。金纳米棒在近红外激发光下的这种独特的光学性质为开发肿瘤细胞拉曼成像检测与实时光热治疗一体化平台提供了可能。

十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）是金纳米棒材料的合成过程中一种常用的模板剂分子。然而，CTAB分子具有强烈的细胞毒性，在金纳米棒应用于生物实验之前必须去除。聚多巴胺是多巴胺单体分子在碱性条件下自聚合的一种聚合物大分子，具有良好的生物相容性，在生理盐溶液中具有良好的稳定性，其表面的邻苯二酚集团在弱碱性条件下可以转变为醌基，通过醌基同蛋白末端的氨基或巯基的偶联作用，可以将抗体等蛋白分子连接到聚多巴胺表面。在这个过程中不需要加入任何其他的活化分子，可以最大限度的保持抗体分子的生物活性。

为了实现肿瘤的特异性检测以及有效治疗，本发明设计了基于聚多巴胺包覆的金纳米棒的肿瘤细胞拉曼成像检测与实时光热治疗一体化平台，简化了肿瘤检测和治疗的步骤，提高了肿瘤检测和治疗的特异性和效果，进一步减少了对健康组织的损伤。实验结果显示，该一体化平台具有巨大的临床应用潜力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种聚多巴胺包覆的金纳米棒材料及其制备方法，以及在构建肿瘤细胞拉曼成像检测与实时光热治疗平台中应用。

本发明提出的聚多巴胺包覆的金纳米棒的制备方法，具体步骤如下：

（1）金纳米种子的合成：在室温下，将1-10mL氯金酸溶液（0.5-1mM）同1-10mL CTAB溶液（0.2-0.5 M）充分混匀，随后加入0.5-1mL预冷的硼氢化钠溶液（0.01-0.05 M），28-37℃避光反应2-5小时，得到棕色的金纳米种子溶液；

（2）金纳米棒（长宽比3-5）的合成：将1-10mL氯金酸溶液（1-2 mM）同1-10mLCTAB溶液（0.2-0.5M）充分混匀，加入0.1-0.5 mL硝酸银溶液（5-20mM）充分混匀，加入0.05-0.1 mL抗坏血酸溶液（0.1-0.2 M，现用现配）充分混匀，加入0.01-0.02 mL步骤（1）中合成的金纳米种子溶液，充分混匀后28-37 ℃反应过夜，得到长宽比为3-5的金纳米棒材料，8000-10000rpm离心，用水洗涤2-3遍；

（3）金纳米棒表面聚多巴胺包覆：将洗涤后的金纳米棒材料重溶于Tris缓冲溶液中（10-20mM，pH8.0-10.0），加入0.01-0.02 mL对巯基苯硼酸溶液（10-20 mM），震荡反应1-2小时，随后加入0.05-0.02mL多巴胺溶液（1-2 mg/mL），28-37℃震荡反应过夜，得到聚多巴胺包覆的金纳米棒材料；

（4）抗体的修饰：采用醌基共价偶联的方法将上皮细胞粘附分子抗体（anti-EpCAM）修饰于金纳米棒材料表面，将聚多巴胺包覆的金纳米棒材料重溶于PBS缓冲溶液中（0.02-0.05 mMmM），加入0.02-0.05mL抗体溶液，25-37 ℃偶联12-20 h，即将抗体修饰到金纳米棒材料表面，并用牛血清白蛋白（BSA）进行封端，可实现对肿瘤靶细胞的特异性标记。