[发明专利]一种单一组分近红外余辉成像纳米探针及其制备方法

说明书

本发明提供一种单一组分近红外余辉成像纳米探针及其制备方法，该纳米探针是由聚苯撑乙烯(PPV)作为主链，并在侧链修饰有不同比例的聚乙二醇(PEG)和5,10,15,20‑四(4‑羟基苯基)卟啉后形成的。该探针可在水中自组装形成纳米粒子，粒径在10‑100纳米。在白光照射下，PPV和5,10,15,20‑四(4‑羟基苯基)卟啉产生单线态氧，单线态氧能够氧化PPV主链，形成二氧杂环丁烷中间体，该中间体随后断裂释放出化学能，激发PPV发光，随后通过荧光共振能量转移将能量传递给5,10,15,20‑四(4‑羟基苯基)卟啉，最终发出近红外余辉信号，实现余辉成像。

技术领域

本发明属于生物成像技术领域，具体涉及一种单一组分近红外余辉成像纳米探针及其制备方法。

背景技术

长期以来，癌症一直是威胁人类生命健康的主要疾病之一，世界范围内的发病率与致死率常年居高不下。研究显示，早期诊断对于癌症病人的生存率具有重要的提升作用，因此，开发癌症早期诊断技术具有重要的临床意义。相比于传统的诊断手段例如CT、磁共振成像等，光学成像因具有较高的灵敏度，在癌症早期诊断方面能够发挥重要的作用。

光学成像是一种新兴的生物医学成像手段，其具有安全性好、成本低、灵敏度高、时空分辨率高等优点，具有巨大的应用前景。目前，两种常见的光学成像手段是荧光成像与光声成像，这两种成像方式已经在浅表性肿瘤成像以及手术导航等领域发挥了重要的作用。不过，荧光与光声成像依然面临着一些问题，无论是荧光还是光声成像，在成像过程中均需要实时的光激发。因此，其生物背景信号干扰难以消除，极大的影响了他们的成像信噪比与灵敏度。为了进一步提升成像的灵敏度，开发无需实时光激发的光学成像模式是很好的选择。目前，化学发光成像与余辉成像是两种研究最多的无需实时激发的成像模式。化学发光成像是利用化学反应产生的能量激发染料分子发光，而余辉成像则是利用光事先对探针进行激发，随后通过探针超长的发光时间实现无实时激发的成像模式。这两种成像模式均具有更高的灵敏度以及组织穿透深度。

目前，越来越多的光学成像探针被设计用于肿瘤成像，取得了很好的诊断效果。其中，纳米探针因具有多功能性和肿瘤靶向能力，渐渐受到了研究人员的重视。大量的基于荧光、光声、化学发光与余辉成像的纳米探针被设计与合成，并用于肿瘤成像，具有巨大的应用潜力。

其中，基于聚苯撑乙烯(PPV)的余辉成像探针由于其纯有机的结构以及超长的发光时间引起了本领域技术人员的关注。其成像原理为：首先通过光激发体系中的光敏剂或PPV产生单线态氧，单线态氧会和PPV中的双键反应生成二氧杂环丁烷中间体，该中间体随后分解释放出化学能并传递给体系中的PPV，随后PPV发出余辉信号或再将能量传递给近红外染料发出近红外光信号。虽然该体系可以较好的实现近红外余辉成像，但是该体系是由多个组分通过纳米沉淀法制备得到的纳米粒子组成，在生物体内可能会面临解离等问题。相比而言，如设计出能够在水中自组装形成纳米粒子的通过共价键修饰的两亲性聚合物，将具有更好的稳定性以及肿瘤富集能力。因此，开发此类纳米探针在生物成像领域具有更好的应用前景。

发明内容

本发明的目的在于克服现有PPV基探针易解离的问题，提出一种单一组分的余辉成像纳米探针，该纳米探针在白光照射后能发射出近红外余辉信号。由于将亲水性聚乙二醇(PEG)和卟啉光敏剂修饰在PPV侧链，该探针具有单一的组分和稳定的结构，可在水中直接自组装成纳米粒子。利用这种纳米探针，可以实现肿瘤以及淋巴结的高灵敏成像。

本发明的具体技术方案为：一种单一组分近红外余辉成像纳米探针，该纳米探针是以聚苯撑乙烯(PPV)作为主链，并在PPV侧链修饰有不同比例的聚乙二醇(PEG)和5,10,15,20-四(4-羟基苯基)卟啉，其结构式如下：

其中，x:y＝0.01～0.1，x、y＝5～10000，n＝11～220，其中连接两个PPV片段的r表示两片段随机共聚。