[发明专利]磁共振/荧光双模态探针及其应用

说明书

本发明的目的是为了开发一种既能定量检测水样品中又能显像生物体内氟离子的探针试剂，提供了一种磁共振/荧光双模态探针及其应用。本发明的探针在Gd(III)基造影剂Gd‑DO3A上引入荧光基团，Gd(III)能与氟离子形成稳定络合物，且选择性高、吸附能力强；本发明还提供了探针的应用方法，用于定性和定量检测水中或生物体内氟离子；以及向生物体的皮下注射探针，通过磁共振成像的T₁‑加权磁共振造影图监测生物体选定区域的氟离子。该探针不仅克服了单模态探针技术的固有局限性，使不同探针技术的优势得到互补，而且实现对水样中和活体内氟离子专一性的定量检测。

技术领域

本发明属于生物、环境检测技术领域，特别涉及一种磁共振/荧光双模态探针及其应用。

背景技术

氟是人体必需的微量元素之一，氟摄入不足会造成龋齿和骨质疏松等疾病。但过量摄入反而会造成氟中毒。过量的氟经消化道或呼吸道进入人体，经血液循环散布全身。在血浆中氟与钙、镁离子结合使得二者的浓度下降，出现手足搐搦、肌肉痉挛和肌肉疼痛等症状；其次，依赖钙、镁离子辅助方起作用的酶受到抑制，进而影响到许多代谢过程；过量的氟主要作用于骨骼的磷灰石并取代其羟基，对人体的成骨细胞、破骨细胞、软骨组织及骨的矿化等造成一系列的损害。地方性氟中毒(简称地氟病)是典型的由氟元素摄入过量引起的一种生物地球化学性疾病。鉴于目前我国高氟水地区改水降氟工程与地氟病防治的应用需求，亟需开发一种快速、定量监测水样中氟离子含量的技术，对于氟污染分布区域的调查、水质监控具有重要应用价值；而在无创伤条件下，检测活体内氟离子的水平，则可用于地氟病发病机制的探究和辅助治疗。

荧光探针法具有专一性强、灵敏度高以及实时快捷等特点，而且检测过程可通过荧光、紫外-可见光谱等途径实现“可视化”，简便直观，是一种新型的氟离子定性和定量检测技术。然而建立在荧光探针技术上的荧光成像存在空间分辨率低的缺陷，不能显像深层组织和器官内的目标物。而磁共振成像(MRI)技术具有卓越的空间分辨率，能对组织及活体提供三维立体的成像，但磁共振成像存在灵敏度低等缺点。现在单一模态的成像技术已不足以满足日益复杂的临床诊断和环境监测需求。开发一种既能定量检测水样品中又能显像活体内不同层次的氟离子探针试剂是一项具有意义的工作。

发明内容

本发明的目的是为了开发一种既能定量检测水样品中又能显像生物体内氟离子的探针试剂，提供了一种磁共振/荧光双模态探针及其应用。本发明的探针在Gd(III)基造影剂Gd-DO3A上引入荧光基团，当探针遇到氟离子时探针分解，探针上的Gd(III)能与氟离子形成稳定络合物，且选择性高、吸附能力强；该探针不仅克服了单模态探针技术的固有局限性，使不同探针技术的优势得到互补，而且实现对水样中和活体内氟离子专一性的定量检测。

本发明的技术方案之一为，一种磁共振/荧光双模态探针(DO3A-Gd-CA)，基于1，4，7-三(羧甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷的Gd(III)配合物Gd-DO3A和香豆素染料(CA)的结构，具体结构式如下：

其中，R＝-H，-N(C₂H₅)₂，-OH或-O(CH₂)₂O(CH₂)₂OH。

本发明的技术方案之二为，上述磁共振/荧光双模态探针的应用，所述探针用于定性和定量检测水中或生物体内(包括血液和组织液)氟离子；

进一步的，上述磁共振/荧光双模态探针检测氟离子用于定性和定量检测水中或生物体内(包括血液和组织液)氟离子的荧光光谱方法，具体为：

在模拟生理pH条件下，量取浓度为5～20μM的探针(DO3A-Gd-CA)储备液适量，置于比色皿中，然后向比色皿中加入待检测的含氟离子溶液，利用荧光分光光度计用408nm的光激发，于460nm处测定加入含氟离子溶液前后比色皿的荧光强度变化；