[发明专利]一种复合纳米探针及其用于活体比率成像检测的方法

说明书

本发明属于纳米探针技术领域，公开了一种复合纳米探针及其用于活体比率成像检测的方法。该种复合纳米探针包含近红外有机荧光染料和近红外无机稀土纳米材料，其中，近红外有机荧光染料包含花菁类、罗丹明类或BODIPY类探针分子，近红外无机稀土纳米材料包含核结构或核‑壳结构的稀土氟化物。在近红外光的激发下，有机荧光染料与稀土纳米材料都可以发射出近红外光，且互不干扰。当与特定物种相互作用后，有机荧光染料的发射峰位置或强度的大小会发生变化，而稀土纳米材料的发射峰不受影响，从而导致两个近红外发射峰的比率随特定物种的加入而发生规律性变化，以该比率变化为检测信号即可实现对特定物种的检测及成像功能。

技术领域

本发明属于纳米探针技术领域，特别涉及一种复合纳米探针及其用于活体比率成像检测的方法。

背景技术

荧光探针具有高的灵敏性，可提供目标生物分子瞬时和空间信息，被广泛用于生命科学和基础医学等领域。荧光探针在人们认识生命的过程中发挥了重要作用，帮助人们探索了未知而有趣的生命奥秘。然而，绝大多数荧光探针属于荧光增强型探针，并且不具有特异的靶向性，这类荧光探针的设计已经不能满足人们对某些生理过程进行观测的需要。比如在生物体中会存在待检测物的分布不均匀、含量有高有低的现象，此时简单的荧光增强型探针就不能很好的解决对待检测物的定量及分布的检测分析等问题。而比率型荧光探针为定量的检测目标客体提供了契机。当目标客体分布不均匀或研究局部区域的客体时，比率型荧光探针便成为强有力的研究工具。

比率型荧光探针在定量检测方面具有明显的优势，其设计机理也较为多样。近年来大部分探针都是利用可见光来做比率，仅有少数探针实现了可见光和近红外光的比率，在活体成像应用方面都受到了很大程度的限制。在荧光成像过程中，生物体的很多物质如蛋白质、血卟啉等也会被激发，而产生严重的背景荧光信号，同时生物组织对激发光和发射光都存在一定的吸收和散射作用，会大大的降低荧光成像的穿透深度。而波长位于650-950nm和1000-1350nm范围的近红外光被皮肤、脂肪等生物样品吸收和散射都相对较低，非常适合用于生物成像研究。因此，调节荧光探针的激发光和发射光至近红外区域，是提高成像穿透深度和解决背景荧光干扰的有效策略。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可实现近红外激发、近红外发射的复合纳米探针，及其用于活体比率成像的方法。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式所提供的复合纳米探针包含近红外有机荧光染料和近红外无机稀土纳米材料：所述近红外有机荧光染料包含花菁类探针分子、罗丹明类探针分子或BODIPY类探针分子，这些探针分子对活性氧、活性氮、金属离子等物种具有响应性；所述近红外无机稀土纳米材料包含核结构或核-壳结构的稀土氟化物，且所述核是通式为MNF₄:X的纳米结构，其中，M为Li、Na、K中的一种，N为Y或Lu，X为Nd或Yb；所述壳是NaYF₄或NaLuF₄的一种。

相对于现有技术，本发明的实施方式所提供的复合纳米探针体系表现出特异的光物理性质及响应性。本发明所提供的复合体系中，在近红外光的激发下，有机荧光染料与稀土纳米材料都可以发射出近红外光，且互不干扰。当与特定物种相互作用后，有机荧光染料的发射峰位置或强度的大小会发生变化，而稀土纳米材料的发射峰不受影响。从而导致复合体系中两个近红外发射峰的比率随特定物种的加入而发生规律性变化，以该比率变化为检测信号即可实现对特定物种的检测及成像功能。

优选地，在本发明的实施方式所提供的复合纳米探针材料中，所述核的尺寸为5～100nm；所述壳的厚度为1～10nm。

本发明的实施方式还提供上述复合纳米探针的制备方法，所述复合纳米探针通过具有亲疏水相互作用的组装介质，将近红外有机荧光染料和近红外无机稀土纳米材料进行自组装制得。

优选地，在复合纳米探针的制备方法中，所述组装介质为两亲性聚合物、卵磷脂或二氧化硅。