[发明专利]基于电致变色材料的H2

说明书

一种基于电致变色材料的H₂S激活型探针及其生物应用。本发明利用电致变色材料，采取纳米沉淀技术，结合肿瘤靶向技术设计了一种新型的基于电致变色材料的H₂S激活型探针，该探针包含电致变色材料、荧光染料、肿瘤细胞特异性靶向物质和两亲性聚合物。所述探针可应用于体内H₂S检测和活体成像，具有高灵敏度、高组织穿透深度、高信噪比和实时无创等优势。另外，本发明还使用光敏剂作为荧光染料，得到基于电致变色材料的H₂S激活型光敏探针，同时结合靶向功能，能有效进入肿瘤细胞，在被H₂S激活后，激光照射产生较好光动力学治疗效果，能够抑制肿瘤生长，通过调节内源性H₂S的含量，可实现肿瘤的完全消除。

技术领域

本发明属于生物分子检测、活体成像和光动力学疗法领域，具体涉及一种基于电致变色材料的H₂S激活型探针及其生物应用。

背景技术

H₂S是继NO和CO之后的第三个气体信号分子，该分子在许多生物过程中起着至关重要的作用，例如神经传递，血管舒张和抗炎、内源性H₂S具有松弛血管、抑制血管平滑肌细胞增殖。但异常H₂S水平与多种疾病密切相关，例如阿尔茨海默氏病、唐氏综合征、糖尿病、肝硬化、肝炎和癌症等。因此，如何通过高选择性、高灵敏的方法检测生物体内H₂S的水平已受到来自现代生物医学研究人员越来越多的关注。

目前已经报道的H₂S检测的方法，例如亚甲基蓝法、溴甲烷的色谱法、比色法和荧光探针法，其中前三种方法均需要牺牲活组织或细胞，对生物体会造成不同程度的损害，在医学应用上具有较大的限制。相较之下，荧光探针法因其快速简便、灵敏度高、对组织细胞无损等优点而倍受青睐。通过光学检测技术制备出的H₂S响应性荧光探针，不仅可以检测出生物体内H₂S的含量，还可以实现活细胞、组织和体内生物分子的可视化和监测。因此，激活型探针的设计和制备是H₂S含量检测和生物成像技术发展的关键。

目前的H₂S激活型探针设计原理主要有利用叠氮化物反应、亲核加成反应和硫化铜沉淀法等，其在生物应用上存在许多问题和局限性，比如响应波长较短、组织穿透深度低、反应速率慢、不易修饰，缺少靶向性、以及缺少在活体上H₂S相关疾病(肝炎和肿瘤)的影像。

此外，激活型光敏剂可增强光动力学治疗(PDT)效果用于治疗癌症等疾病也具有重要的研究价值与意义。然而，常亮型光敏剂不仅对肿瘤组织具有光毒性，对正常组织也有光毒性。因此，目前研究重点在于选用特定的癌症相关的生物标志物来激活光敏剂，从而可控产生氧化性物种(ROS)选择性杀死肿瘤细胞，同时减少对正常组织的光毒性。在过去几年，可利用的生物信号包括pH、生物巯基、ATP等设计激活型光敏剂的探针引起研究者的大量关注。考虑到，H₂S在许多癌症(如结肠癌、乳腺癌和卵巢癌)中大量存在。因此，利用H₂S激活光敏剂用于可控释放ROS为癌症的精确治疗提供了一种有效的方法。

电致变色材料可在电场作用或氧化还原刺激下发生电子转移过程，进而发射光谱性能变化，其已广泛应用于多个领域，比如氧化还原流电池和太阳能电池、光学传感器，彩色显示器和存储元件等。电子变色材料具有环境友好、生物毒性低等优点，其在生物分子检测和分子影像领域内的应用尚未报道。

发明内容