[发明专利]一种生物纳米复合材料及其合成方法和应用

说明书

本发明公开了一种多功能生物纳米复合材料及其合成方法，该纳米复合材料由铁离子双光子荧光探针、α‑突触核蛋白双光子荧光探针、多孔中空硫化铜纳米粒子、DNA纳米门和α‑突触核蛋白聚集体治疗药物复合而成。本发明公开的两个双光子荧光探针，合成步骤短、操作简单，具有高选择性和高灵敏度；硫化铜纳米粒子由一锅法合成，尺寸分布均一、比表面积大，具有良好的载药能力。本发明还公开了所述多功能生物纳米复合材料在体外和体内对铁离子和α‑突触核蛋白聚集体的双光子荧光寿命检测和成像中的应用，首次解析了帕金森病相关的铁离子和α‑突触核蛋白的相互作用关系，并且构建了化疗与光热疗的诊疗一体化平台，对于研究帕金森病的治疗和诊断具有重要意义。

技术领域

本发明属于纳米材料分析检测技术领域，涉及一种生物纳米复合材料及其合成方法和应用。

背景技术

帕金森病是一种常见的神经退行性疾病，最早由詹姆斯帕金森于1817年提出，是继阿尔茨海默病后人类第二常见的神经退行性疾病。其病因和发病机制尚未明确，病理主要有，中脑黑质多巴胺神经元变性死亡、纹状体显著性减少、黑质神经元细胞质中出现路易小体等。α-突触核蛋白是路易小体的主要成分，其位于神经元突触前末端，是由140个氨基酸组成的蛋白质，它的突变、聚集和过度积累与包括帕金森病在内的一系列神经退行性疾病密切相关。

目前可用于监测细胞中蛋白质聚集体积累的技术仍存在许多限制。到目前为止，科研工作者们已经建立了几种分析α-突触核蛋白的方法，比如透射电子显微镜，聚丙烯酰胺凝胶电泳和蛋白质印迹，但这些方法耗时且不适合高量应用。基于荧光的技术也被广泛应用于监测α-突触核蛋白聚集，如绿色荧光蛋白和小荧光团(双砷标记试剂，Alexa染料和硫磺素T等)。但这些荧光探针存在小斯托克斯位移和绿色荧光发射的缺点，这与其他细胞组分的固有荧光重叠。此外，体外实验已经证明，Fe³⁺可以诱导α-突触核蛋白低聚物的形成，而且在帕金森病患者的脑组织黑质中也观察到的神经黑色素颗粒中Fe³⁺浓度较高。然而，尚未明确报道与帕金森病相关的Fe³⁺和α-突触核蛋白之间的相互作用。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提供了一种多功能生物纳米复合材料，实现了在体外和体内对铁离子和α-突触核蛋白聚集体的双光子荧光寿命检测和成像，首次解析了帕金森病相关的铁离子和α-突触核蛋白的相互作用关系，并用于细胞及鼠脑切片成像，构建了化疗与光热疗的诊疗一体化平台，对于研究帕金森病的治疗和诊断具有重要意义。

本发明提供了一种铁离子双光子荧光探针的合成方法，所述方法包括以下步骤：

在碱的水溶液中，四丁基硫酸氢铵(TBAHS)、4-二乙基氨基苯甲醛和2-氨基-4,6-二甲基嘧啶进行回流反应，得到如式(a)所示的铁离子双光子荧光探针，反应过程如反应式(I)所示：

本发明中，所述四丁基硫酸氢铵、4-二乙基氨基苯甲醛和2-氨基-4,6-二甲基嘧啶的摩尔浓度比为(0.5-2)：(20-25)：(8-12)；优选地，为1：22：10。

本发明中，所述回流反应的温度为100℃-150℃；优选地，为120℃。

本发明中，所述回流反应的时间为1h-4h；优选地，为2h。

本发明中，所述碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钡等中的一种或多种；优选地，为氢氧化钠。

本发明中，所述铁离子双光子荧光探针为D-π-A-π-D构型(D表示电子给体，A表示电子受体)，为高双光子吸收截面的比率型荧光探针。

其中，在反应结束后，还可以包括以下步骤，对产物进行纯化：将装置冷却到室温，旋蒸得到粗产物，过柱(乙酸乙酯：石油醚＝1:1)即可得到纯物质。