一种近红外二区荧光探针和制备及其在骨成像中的应用

摘要

本发明公开了一种近红外二区荧光探针和制备及其在骨成像中的应用，按比例，配制谷胱甘肽水溶液，作为溶液一；配制HAuCl4水溶液，作为溶液二；将上述溶液一、溶液二和超纯水按照比例混合，然后剧烈搅拌；加入NaOH溶液调节反应溶液的pH至11～12；向反应溶液中通入饱和CO，持续2～5min；反应溶液在室温下以500～600rpm搅拌24h；利用旋转蒸发仪收集沉淀，甲醇多次洗涤；最后沉淀真空干燥，得到GSH配体的Au25团簇。本发明的红外二区荧光探针Au25团簇展现出了从近红外一区到近红外二区波段优异的光学性能和天然的骨靶向能力，并且具有较高的生物安全性，在未来的骨成像中具有潜在的应用价值。

说明书

技术领域

本发明属于生物医药领域，涉及一种优异生物安全性能的近红外二区荧光探针和制备方法，并将其应用于骨成像。

背景技术

医学成像技术能够提供生物体的可视化信息，并且可以实时监控生物体的生理和病理过程，在临床诊断、手术导航及预后评估中起到关键作用。荧光成像技术相较于传统的成像技术(计算机X射线断层扫描，核磁成像，正电子发射断层扫描及超声检查等)具有较低成本、较高的时空分辨率、优异的灵敏度和选择性、可实时分析和定位生物分子等优势。随着光波长越长，光的穿透深度变深，近红外二区(1000-1700nm)荧光成像相较于传统的可见光区(400-700nm)及近红外一区(700-900nm)成像具有较强的穿透深度及较高的信噪比，这些特点决定了近红外二区荧光成像在生物成像中的应用优势。

随着近红外二区成像技术的快速发展，研究者们相继研发了各种类型的发光材料用于生物成像，包括无机、有机及复合材料。首次应用于近红外二区成像的单壁碳纳米管有巨大的应用潜力，但仍局限于较低的荧光量子产率和较差的生物相容性；量子点由于可调节的结构而具有出色的光学性能，但同样面临着生物安全性的挑战；稀土掺杂纳米颗粒由于高稳定性和波长可灵活调谐性而受到广泛研究，但生物相容性差及长期的毒理性问题限制了其进一步应用。为了进一步改善材料的性能，研究者们开发出了一系列的水溶性有机红外二区荧光团。其研究最广泛的结构设计原则主要包括基于供体-受体-供体的分子结构及聚次甲基染料结构调控，但荧光团量子产率低，光稳定性差及设计结构单一限制了其进一步应用到活体成像中；半导体纳米粒子因高度离域的π共轭主链及可调制的侧链结构而具有可调节的光物理性能，但分子间强π-π相互作用引发的荧光淬灭限制了其实际应用；基于聚集诱导发光原理设计的AIEgens材料解决了材料荧光淬灭的问题，但是较低的量子产率和较差的生物安全性限制了其进一步发展。保障较好的生物安全性和较高的发光量子产率仍然是研发近红外二区荧光材料首先要考虑的两个关键问题。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明提供一种近红外二区荧光探针和制备及其在骨成像中的应用，解决现有技术中红外二区荧光材料生物安全性和发光量子产率较低的问题。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

一种近红外二区荧光探针，由以下方法制得：

(1)按比例，配制浓度为50mg/mL的谷胱甘肽(GSH)水溶液，作为溶液一；

(2)配制浓度范围为13～14mg/mL的HAuCl

(3)将上述溶液一、溶液二和超纯水按照6:5:189的比例混合，然后剧烈搅拌；

(4)加入NaOH溶液调节反应溶液的pH至11～12；

(5)向反应溶液中通入饱和CO，持续2～5min；

(6)反应溶液在室温下以500～600rpm搅拌24h；

(7)反应溶液利用旋转蒸发仪收集沉淀，沉淀用甲醇多次洗涤；

(8)最后沉淀真空干燥，得到GSH配体的Au

一种近红外二区荧光探针的制备方法，包括以下步骤：

(1)按比例，配制浓度为50mg/mL的谷胱甘肽(GSH)水溶液，作为溶液一；

(2)配制浓度范围为13～14mg/mL的HAuCl

(3)将上述溶液一、溶液二和超纯水按照6:5:189的比例混合，然后剧烈搅拌；

(4)加入NaOH溶液调节反应溶液的pH至11～12；

(5)向反应溶液中通入饱和CO，持续2～5min；

(6)反应溶液在室温下以500～600rpm搅拌24h；

(7)反应溶液利用旋转蒸发仪收集沉淀，沉淀用甲醇多次洗涤；

(8)最后沉淀真空干燥，得到GSH配体的Au

所述探针在骨成像中的应用。

本发明的有益效果为：本发明的红外二区荧光探针Au

附图说明

图1是Au

图2是Au

图3是Au

图4为Au

图5是Au

图6是Au

图7是Au

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述。

近红外二区成像系统的搭建：

近红外二区成像系统搭建在一个光学平台上。首先，利用光纤耦合的808nm二极管激光器提供激发光，由4.5mm的准直镜准直光线，光线通过850nm和1000nm的短通滤波片过滤；然后，采集图像利用的是液氮冷却的二维InGaAs阵列(美国普林斯顿，320×256像素)；最后，收集光路利用的是1000nm和1300nm的长通滤波片，收集大于1300nm的发光。活体成像过程中，成像平台处的面内激光功率密度为140mW/cm

下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1

用于骨成像的近红外二区荧光探针的制备方法，包括如下步骤：

按比例，配置50mg/mL的GSH水溶液作为溶液一；配制出浓度范围为13～14mg/mL的HAuCl

实验例1

一种安全的近红外二区荧光探针的结构表征及光学性质

Au

Au

Au

实验证明，实施例1制备的近红外二区荧光探针具有原子精确的结构以及较高的纯度，并且在近红外区域具有双重PL发射峰。

实验例2

近红外二区荧光探针Au

将Au

实验证明，实施例1制备的近红外二区荧光探针Au

实验例3

近红外二区荧光探针Au

选取21-23g的C57BL/6雄性小鼠，将Au

实验证明，实施例1制备的近红外二区荧光探针Au

实验例4

近红外二区荧光探针Au

将雄性小鼠(C57BL/6，21-23g)随机分为3组(每组3只)：

血药浓度实验：

随机选取雄性小鼠(C57BL/6，21-23g)1组(每组3只)

将Au

根据实验计算结果，最终得到Au

生物分布实验：

将雄性小鼠(C57BL/6，21-23g)随机分为2组(每组3只)：

1天组，

7天组。

所有小鼠均通过尾静脉注射Au

Au

排泄实验：

随机选取雄性小鼠(C57BL/6，21-23g)1组(每组3只)

所有小鼠均通过尾静脉注射Au

Au

实验证明，实施例1制备的近红外二区荧光探针Au

实验例5近红外二区荧光探针Au

将雄性小鼠(C57BL/6，21-23g)随机分为2组(每组8只)：

对照组，

Au

将Au

血常规检测和血生化检测是毒性研究的重要方法，为研究Au