[发明专利]一种双光子荧光探针的制备及其应用

说明书

本发明属于纳米生物医学诊治范畴，主要涉及到一种具有良好生物相容性的有机/无机复合纳米材料体系的制备及其在生物双光子成像与双光敏化动力学治疗中的应用。本发明采用金属卟吩配合物的超分子自组装驱动，构筑功能化的金属‑有机框架材料ZnTPyP‑MOF，在保留了原组装分子ZnTPyP的物理化学特性的同时又赋予了新的光学和结构特性。以MOF为内核生长壳层氧化钛，再包覆一层多聚赖氨酸，获得一种高性能的双光子诊治类纳米生物探针。该纳米探针具有良好的生物安全性及分散性,ZnTPyP‑MOF具有良好的双光子吸收和荧光发射性能，实现双光子激活下的敏化动力学治疗；本发明可广泛用于各种疾病尤其是癌症的原位荧光诊断和治疗，在临床医学中具有非常重要意义。

技术领域

本发明属于纳米生物医学成像技术领域，主要涉及到一种具有良好生物相容性的高效双光子荧光探针的制备及其在双光子敏化动力学治疗中的应用。

背景技术

卟吩和金属卟吩是天然存在的叶绿素和血红素等多种卟啉类四吡咯化合物的结构骨架，是生命存在的赖以物质。卟吩类分子通常具有良好的生物相容性，同时在光电转换过程中扮演着重要角色。作为大环有机分子的家族成员，卟吩类分子可作为基本分子，通过π-π堆积，氢键及范德华力等的作用，实现超分子间自组装，并可获得多种形貌的纳米晶。从基本分子到组装后的纳米晶，材料的光电学性能随之变化，新的性能也层出不穷，进而拓宽了卟吩类分子的具体应用。锌5,10,15,20-四(4-吡啶基)-21H，23H，卟吩(ZnTPyP)作为良好的光激活分子基体，可用于组装构筑不同形貌及尺寸的微米/纳米金属-有机框架材料(ZnTPyP-MOF)，用于各类光电反应的进行。事实上，无论光催化反应还是光动力学治疗过程，光生电子对于反应的进行至关重要。然而，目前少有研究将重点置于该类组装材料电子的有效生成和利用，ZnTPyP-MOF丰富的光电性能尚未充分挖掘。

多光子吸收过程是指，在强激光作用下，材料同时吸收多个光子，用以激活电子。与传统的单光子过程相比，长波长的多光子激光具有较高的组织穿透深度，且双光子吸收的发生主要在脉冲激光器所产生的超强激光的焦点处，因此，双光子过程具有良好的空间选择性，对样品伤害较小，可获得较高分辨率的成像效果，实现对原位疾病的光学诊断与治疗。随着研究的发展，目前有机类染料(FITC，DAPI，二碘曙红)及无机纳米材料(金纳米棒，碳量子点，ZnS)，在多光子吸收方面的潜力逐渐得以揭示。有机类双光子吸收染料通常具有较高的量子产率，但染料分子的输水性质，细胞毒性及在体内极端环境下的易荧光淬灭等限制了其在生物中的应用。无机非线性双光子吸收纳米材料，通常具有稳定的化学结构且易于表面修饰，比较适用于生物类研究。但无机材料的光学性质通常较为单一，这对实际研究而言，颇有限制。ZnTPyP-MOF包覆共催化剂TiO₂，得到ZnTPyP-MOF@TiO₂(ZMT)，在保留了ZnTPyP-MOF双光子吸收及高量子荧光产率的同时，高效结合了TiO₂无机材料易修饰及催化性能优良的优势，最终利用ZnTPyP-MOF的双光子吸收特性，实现了对细胞的高分辨的双光子荧光成像及双光敏化TiO₂动力学治疗。

综上所述，制备合适的有机/无机复合体，构建一种能够充分发挥各机体优点且具有良好生物相容性的ZMT是至关重要的，它对双光子驱动下的荧光成像及TiO₂敏化动力学治意义重大。

发明内容

本发明的目的是合成一种生物相容性好的兼具高效的双光子荧光及双光敏化动力学治疗性能的有机/无机异质纳米晶。

为解决上述技术问题，本发明通过如下技术方案实现：

一种新颖高效的双光子荧光及双光敏化动力学治疗性能的有机/无机异质纳米晶，是以ZnTPyP-MOF组装颗粒为基础，由其提供双光子吸收及染料激活性能。TiO₂的包裹能够保证整个颗粒的亲水性及生物安全性，此外，联合ZnTPyP-MOF内核共同作用，将内核激发电子导入外层TiO₂导带，用以增强电子活性，协同致力于活性氧的产生。