[发明专利]基于普鲁士蓝的纳米探针及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种基于普鲁士蓝的纳米探针、制备方法及其在过氧亚硝酸根离子的检测和成像中的应用，属于生物传感器技术领域，该纳米探针采用PB纳米探针、CuS@PB纳米探针中的任意一种，这两种纳米探针通过ONOO^‑的氧化作用下改变铁离子的价态和PB的结构来实现PAI和MRI双模成像，实现了对ONOO^‑灵敏度高、特异性好、无穿透深度限制的检测和成像，极大改善了以往探针存在的穿透深度差、特异性低的问题；本发明通过简单方法制备了PB纳米探针和CuS@PB纳米探针，制备流程短、操作简单、成本低。

技术领域

本发明属于生物传感器技术领域，涉及基于普鲁士蓝的纳米探针及其制备方法和应用，具体涉及基于普鲁士蓝(PB)纳米探针在生物标志物过氧亚硝酸根离子(ONOO^-)的检测和成像中的应用。

背景技术

过氧亚硝酸根离子(ONOO^-)是一种典型的活性氧(ROS)，由一氧化氮(NO)和超氧阴离子自由基(O₂^-·)的扩散控制耦合形成，在生理和病理过程中起着至关重要的作用。ONOO^-的高反应活性和大量靶标的存在导致其较短的生物学半衰期(10ms)，尽管ONOO^-在信号转导和抗菌活性中起着至关重要的作用，但是过量的ONOO^-会损害细胞的关键成分，包括脂质，DNA，蛋白质，硫醇和铁硫簇，细胞损伤的积累最终导致细胞凋亡和坏死。越来越多的证据表明，ONOO^-与各种病理情况(如心血管疾病，神经退行性疾病，慢性炎症，局部缺血再灌注损伤和糖尿病)之间有着密切的相关性。因此，开发用于检测和监测ONOO^-的技术对于理解ONOO^-相关疾病的病理生理学和早期诊断非常重要。

目前检测ONOO^-技术主要包括蛋白质染色，安培检测和光学检测。在这些技术中，硝化酪氨酸残基的蛋白质染色是一种间接技术，并且与活生物标本缺乏兼容性。安培检测需要一个刺激环境不适合体内使用。荧光检测由于具有高灵敏度，采集时间短，技术简单和高时间分辨率的优势被广泛用于检测生物系统中的生物活性分子，但是，荧光成像的发射范围是400至700nm，由于组织对光的广泛吸收和散射而限制了其组织穿透深度。另外，荧光成像通常依赖于荧光作为信号读出，而组织可能产生强烈的自发荧光，从而阻碍了体内检测的敏感度。生物发光目前也已经开发用于内源性ONOO^-的成像，由于没有外部的激发光，它显示出高信噪比和相对较低的自发荧光，而且，该方法仅应用于表达荧光素酶的细胞或动物。除此之外，虽然化学发光检测ONOO^-具有高灵敏度，但是强度低，半衰期短和发射波长短，这阻碍了在体内成像的应用。因此，设计穿透深度更深的方法来有效检测体内ONOO^-的水平仍然是一个挑战。

光声成像(PAI)作为一种新兴的检测技术已被广泛应用于临床前研究。与其他成像方法相比，PAI是一种非侵入性和非电离成像，具有对比度更高，分辨率更高和组织穿透更深的优点。迄今为止，仅报道了少数几种光声(PA)探针可检测ONOO^-的浓度。例如，Pu和他的同事们已经开发出了半导体聚合物纳米粒子(SPN)，用于体内对ONOO^-进行实时比率型PAI。尽管它们的光声探针具有很高的灵敏度和相对较深的组织穿透力，但光学器件固有的穿透性所引起的限制尚未得到根本解决。因此，仍然有必要设计具有无穿透深度限制的探针，以弥补ONOO^-单一的PAI的缺点。