叶酸靶向性硅包覆量子点荧光探针的制备及生物应用

摘要

近年来，基于量子点的荧光探针因其独特的光学性质和高灵敏度等巨大优势，在传感与成像等生物医学领域的应用突飞猛进。理想的光学成像技术将能够实现肿瘤早期诊断、监测疾病进展并获得更好的治疗效率。
　　目的：制备一种新型叶酸靶向性硅包覆量子点荧光探针CdTe@SiO2-NH-CO-PEG-folate，并考察其灵敏性、特异性、稳定性、细胞毒性和生物相容性。
　　方法：(1)以巯基乙酸为稳定剂，通过水相合成法直接制备得到粒径可控的亲水性CdTe QDs。通过油包水(W/O)反向微乳液法对合成的CdTe QDs（3.25nm）进行二氧化硅包覆制备核壳型CdTe@SiO2纳米粒，并在其表面引入胺基基团，制备CdTe@SiO2-NH2纳米粒。叶酸结构中含有游离羧基，在有机溶剂中与二环己基碳酰亚胺（DCC）和N-羟基琥珀酰亚胺（NHS）反应，形成叶酸活化酯，再在碱性环境下与氨基-聚乙二醇-羧基（NH2-PEG-COOH）的氨基发生偶联，生成Folate-PEG-COOH配体。然后，将CdTe@SiO2-NH2纳米粒分别与NH2-PEG-COOH和Folate-PEG-COOH分子偶联，制备非靶向荧光探针CdTe@SiO2-NH-CO-PEG-NH2和叶酸靶向荧光探针CdTe@SiO2-NH-CO-PEG-folate。
　　(2)利用紫外-可见分光光度计、荧光分光光度计、多功能 Zeta电位和粒度分析仪及高分辨透射电子显微镜(HR-TEM)等仪器对所制备的CdTe QDs、CdTe@SiO2、CdTe@-SiO2-NH2、CdTe@SiO2-NH-CO-PEG-NH2和CdTe@SiO2-NH-CO-PEG-folate纳米粒进行表征，并采用荧光胺法验证CdTe@SiO2-NH2表面的胺基。
　　(3)以CdTe@SiO2-NH-CO-PEG-NH2为对照，以叶酸受体为靶点，通过荧光法和流式细胞术分别定性和定量考察体外人口腔表皮样癌细胞（KB细胞）对CdTe@SiO2-NH-CO-PEG-folate荧光探针的体外摄取。利用MTT试验考察CdTeQDs、CdTe-@-SiO2-NH2、CdTe@SiO2-NH-CO-PEG-NH2和CdTe@SiO2-NH-CO-PEG-folate纳米粒对KB细胞的毒性。
　　结果：(1)随着回流时间延长，量子点粒径逐渐增大，在紫外灯365 nm激发下依次呈现绿色、黄色、橙色、红橙等几种荧光颜色，荧光发射峰对称且窄，荧光强度高，粒径从2.17 nm增长至3.25 nm，分布均匀，形状规则近球形，晶格明显可见，且荧光稳定性好。
　　(2)多个CdTe QDs成功包埋入二氧化硅球内，硅烷化后荧光发射峰位基本没有偏移，峰形依然对称且窄，只是荧光强度明显降低，CdTe@SiO2纳米粒呈现较好的球形，粒径分布也比较均匀，分散性也较好，平均粒径25-30nm，CdTe@SiO2-NH2有一定程度的团聚现象。表面电位的变化及荧光胺法检测结果均证明CdTe@SiO2纳米粒子表面成功接入了胺基。
　　(3)叶酸分子与NH2-PEG-COOH成功偶联；CdTe@SiO2-NH2纳米粒表面引入NH2-PEG-COOH或folate-PEG-COOH后，荧光强度有所增加，荧光发射峰的峰型、峰位均几乎未改变，荧光稳定性好，且HR-TEM图显示纳米粒分散性有所改善，这些性质对于其进一步功能化和生物学应用具有重要意义。
　　(4)CdTe@SiO2-NH-CO-PEG-folate处理的细胞荧光强度值为CdTe@SiO2-NH-CO-PEG-NH2处理的细胞荧光强度值的2.5倍，证实了含叶酸配体的CdTe@-SiO2-NH-CO-PEG-folate荧光探针的靶向作用，同时，这种靶向作用可以被游离叶酸竞争性拮抗，证实了叶酸配体的靶向作用；所有经二氧化硅包覆和PEG化的纳米粒的IC50值明显高于裸露的CdTe QDs，说明对量子点进行二氧化硅包覆和PEG化可以有效其减小细胞毒性。
　　结论：我们认为，叶酸受体靶向、PEG修饰、二氧化硅包覆的碲化镉量子点荧光探针在肿瘤成像等更广泛的生物学应用中具有极大前景。
　　创新点：本文主要设计一种新型叶酸靶向性硅包覆量子点荧光探针CdTe@SiO2-NH-CO-PEG-folate，并对其制备、表征及细胞生物学应用进行系统研究。

目录

封面

声明

目录

中文摘要

英文摘要

前言

第一章 水溶性CdTe QDs的制备及其表征

1.1 引言

1.2 实验部分

1.3 结果与讨论

第二章 反相微乳液法制备CdTe@SiO2和CdTe@SiO2-NH2纳米粒

2.1 引言

2.2 实验部分

2.3 结果与讨论

第三章CdTe@SiO2-NH-CO-PEG-NH2和

3.1 引言

3.2 实验部分

3.3 结果与讨论

第四章 荧光法考察CdTe@SiO2-NH-CO-PEG-folate荧光探针的体外

4.1 引言

4.2 实验部分

4.3 结果与讨论

第五章 MTT法考察CdTe@SiO2-NH-CO-PEG-folate荧光探针的细

5.1 引言

5.2 实验部分

5.3 结果与讨论

第六章 全文总结

参考文献

综述：

参考文献

致谢