基于近紅外發(fā)光長余輝納米材料的生物成像探針的制備及應(yīng)用.pdf

1、分子探針在生物醫(yī)學(xué)成像中應(yīng)用對于實現(xiàn)無創(chuàng)性、實時、可視化監(jiān)測和分析細胞和分子水平上的生物過程，分子水平上了解疾病的發(fā)生機制及特征，疾病早期診斷和治療具有重要意義。分子探針的合成和應(yīng)用引起了眾多研究者的廣泛關(guān)注。基于熒光探針的光學(xué)成像與其它成像技術(shù)相比，具有靈敏度高、測量快速、費用低廉、操作簡便和無電離輻射等優(yōu)點，但目前存在背景噪音高、組織穿透性不夠等缺點，限制其廣泛應(yīng)用。近紅外(NIR)發(fā)光長余輝納米材料具有超長的發(fā)光壽命，可以實現(xiàn)“免

2、原位激發(fā)”生物醫(yī)學(xué)成像，從而可以避免原位激發(fā)產(chǎn)生的組織自體熒光、背景干擾和對生物組織的光毒性，同時其發(fā)射波長在NIR“光學(xué)窗口”內(nèi)，具有較深的組織穿透性。此外NIR發(fā)光長余輝納米材料與磁共振成像(MRI)造影劑結(jié)合在同一個納米粒子中，可以實現(xiàn)高靈敏、高分辨率和免電離輻射活體成像。因此研究和發(fā)展基于NIR發(fā)光長余輝納米材料的新型分子探針在生物醫(yī)學(xué)成像、診斷和治療中具有廣泛應(yīng)用前景。本論文旨在探索新型NIR發(fā)光長余輝納米材料的合成、功能化分

3、子探針的構(gòu)建及其在生物成像中的應(yīng)用。本論文的主要研究內(nèi)容和創(chuàng)新點如下:
　　(1)目前報道的長余輝納米粒子(PLNPs)絕大部分是基于Eu2+摻雜的硅酸鹽體系，其制備條件苛刻，需要在還原性氣氛(N2+H2)下高溫長時間煅燒處理，得到的PLNPs余輝時間較短，在長時間連續(xù)活體成像應(yīng)用中受限制。我們采用檸檬酸溶膠-凝膠法，在無還原性氣氛，較低的燒結(jié)溫度下制備了具有超長NIR余輝時間的基于鉻和鐠共摻雜鎵鍺酸鋅(Zn2.94Ga1.96G

4、e2O10∶Cr3+0.01，Pr3+0.03)PLNPs。通過共摻雜Cr3+/Pr3+和調(diào)控Zn缺乏，使PLNPs的余輝強度和余輝時間明顯提高，NIR余輝時間超過360小時。我們發(fā)現(xiàn)PLNPs的鎵鍺酸鋅基質(zhì)與發(fā)光中心Cr3+之間存在持續(xù)性能量轉(zhuǎn)移，并進一步討論了PLNPs的余輝發(fā)光機理。所制備的PLNPs具有優(yōu)異近紅外余輝發(fā)光性能，有望成為分子探針在無背景噪音、深組織活體成像中發(fā)揮重要作用。
　　(2)目前基于PLNPs的分子探

5、針的研究處在初步階段，活體成像應(yīng)用只限于被動靶向。我們設(shè)計了一種靶向性分子RGD多肽功能化的NIR發(fā)光PLNPs分子探針，實現(xiàn)荷瘤小鼠的主動靶向成像。通過3-氨丙基三乙氧基硅烷(APETS)和聚乙二醇修飾PLNPs的表面，使成像探針的水溶性、生物相容性明顯改善。在免原位激發(fā)條件下，考察了探針在不同深度的生物組織中NIR余輝發(fā)光性能和NIR光激勵發(fā)光能力以及對整合素ανβ3過表達U87MG細胞和U87MG荷瘤裸鼠的主動靶向成像能力。實驗結(jié)

6、果表明，基于PLNPs探針的“免原位激發(fā)”NIR發(fā)光活體成像時間長達450分鐘，對U87MG細胞和腫瘤具有良好的靶向能力，在無背景嗓音、高靈敏生物靶向成像中具有潛在應(yīng)用價值。
　　(3)多模態(tài)探針可以解決單個成像技術(shù)的限制，揚長避短，兼具多種成像模式的優(yōu)勢，可以獲取足夠、精確和可靠的疾病信息，但是目前還沒有基于PLNPs的多模態(tài)探針的報道。我們提出和設(shè)計了一種基于NIR發(fā)光PLNPs與T1加權(quán)成像造影劑Gd(Ⅲ)絡(luò)合物共價結(jié)合而構(gòu)