荧光成像纳米探针的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于纳米复合材料及其应用技术领域，具体涉及一种简便绿色的制备单分散核壳结构C-dots@Si02荧光成像纳米探针的方法和其在活体成像上的应用。
【背景技术】
[0002]癌症是世界上致死率最高的疾病，因此，早期检测和追踪癌细胞具有非常重要的意义。早期癌症诊断技术有很多。例如:CT是最常用的诊疗方法，能够清晰的呈现组织的3D结构，但是临床应用的绝大多数CT造影剂是碘化物，碘化物的过量应用会对肾脏造成很大伤害。而MR成像分辨率没有那么高。由于荧光成像不会对肾脏造成伤害，并且在细胞水平上有更好的成像分辨率。因此，将荧光成像应用于癌细胞成像将会很大程度上提高成像效果，并且对有机体造成的伤害会小很多。
[0003]荧光碳量子点(C-dots)具有稳定的物理化学性质、光学性质和高量子效率，因此近些年被作为很有潜力的荧光生物探针材料。同时比较于金属量子点来说，C-dots有良好的生物相容性，并且对环境没有任何污染。(参考文献:S.Zhu, J.Zhang, C.Qiao, S.Tang, Y.Li，ff.Yuan, B.Li，L.Tianj F.Liuj R.Huj H.Gaoj H.Weij H.Zhang, H.Sun and B.Yang, Chem.Commun.，2011，47，6858 ；S.Baker and G.Baker, Angew.Chem.，Int.Ed.，2010，49，6726 ；L.Zhou, Y.Linj Z.Huang, J.Ren and X.Quj Chem.Commun.，2012，48，1147 ；B.Kong, A.Zhuj C.Ding, X.Zhao, B.Li and Y.Tianj Adv.Mater.，2012，24，5844)但是 C-dots 尺寸很小(小于3nm),难于分离和洗涤。因此,在C-dots溶液中，过量的反应试剂会在接下来的生物成像应用中造成非特异性吸附而造成影响。S12壳作为一种包覆材料具有很多优点，如:生物相容性好，物理化学性质稳定，有良好的亲水性，易于进行表面修饰。用S12将C-dots包覆，就可以制备出便于分离和洗涤的性质优良的荧光纳米探针。如今也有很多用S12包覆荧光材料来制备荧光纳米探针的方法，但是他们存在一些缺点，如合成方法复杂，合成过程中用到有毒药品，对环境造成污染并对细胞有一定的毒害作用。(参考文献:P.Huang, J.Lin, S.Wang, Z.Zhou, Z.Li，Z.Wang, C.Zhang, X.Yuej G.Niuj M.Yang, D.Cui and X.Chen, B1materials，2013，34，4643 ；Z.Zhou, C.Zhang, Q.Qian, J.Maj P.Huang, X.Zhang, L.Pan, G.Gaoj H.Fuj S.Fuj H.Song, X.Zhij J.Ni and D.Cuij J.Nanob1technol.，2013，11，I ；H.Zhang, Z.Jiao, Z.Li, M.Wuj D.Pan and Y.Zhang, the preparat1n of a new silica fluorescencenanosphere, China:CN 101974326 A，2011-2-16)
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种简便绿色的方法制备单分散核壳结构C-dots@Si02荧光成像纳米探针，使用该方法制备的C-dots@Si02纳米探针具有分散性好、物理化学性质和光学性质稳定、生物相容性好、荧光强度强、环境友好的特点。
[0005]本发明中单分散核壳结构C-dots@Si02纳米探针的制备方法包括如下步骤:
[0006](I)首先，将一定量柠檬酸和尿素在去离子水中均匀混合。
[0007](2)然后将上述溶液在700-1000W微波中放置一段时间，随后在60-100°C真空中加热l_2h。
[0008](3)离心去除大粒子杂质，取出上层液体待用。
[0009](4)取一定量(3)溶液，加入到已经配制好的一定浓度的聚丙烯酸钠(PAAS)水溶液中，随后加入一定量乙醇搅拌0.5-lh。
[0010](5)用乙醇配制体积分数为20-25%的TEOS溶液。
[0011](6)取一定量步骤⑷得到的溶液，向其中加入一定量的乙醇和NH3.H20(2M)，搅拌均匀后分多次加入(5)中TEOS溶液，在40-50°C油浴中反应2_3h。
[0012](7)将步骤(6)得到的溶液进行离心分离，所得固体再用去离子水和无水乙醇交替洗涤数次，即得C-dots@Si02。
[0013]本发明具有如下优点:
[0014]1.合成方法非常简单，合成过程中用到的药品没有毒害作用。
[0015]2.相比于C-dots, OdotsOS12可以很容易的离心分离和洗涤。
[0016]3.由于S12壳的包覆,本发明得到的核壳结构OdotsOS12纳米探针物理化学性质和光学性质更加稳定。
[0017]4.使用本发明方法制备的单分散核壳结构C-dots@Si02作为生物成像纳米探针具有良好的生物相容性。
[0018]5.C-dots和S12对环境完全没有污染，因此C-dots@Si02是环境友好型材料。
[0019]6.S12壳易于进行表面修饰，因此生成的C-dots@Si02在其他生物应用中有广泛应用。
【附图说明】
[0020]图1、为本发明制备得到的C-dots透射电镜图片；
[0021]图2、为C-dots@Si02的透射电镜图片；
[0022]图3、为本发明制备得到的单分散核壳结构C-dots@Si02的扫描电镜图片；
[0023]图4、不同浓度C-dots@Si02对裸鼠的体内荧光成像。
【具体实施方式】
[0024]下面结合具体实施例进一步阐述本发明，实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。
[0025]具体实施例
[0026]实施例1:
[0027]首先，将3g柠檬酸和3g尿素在1mL去离子水中均匀混合。然后将上述溶液在700W微波中放置5min，随后在60°C真空中加热Ih。3000rpm转速下离心20min去除大粒子杂质，取出上层液体待用。
[0028]取350 μ L上述C-dots溶液，加入到1mL PAAS水溶液(2g L 3中，随后加入50mL乙醇，搅拌30min。取上述步骤得到的溶液，向其中加入180mL乙醇和70mL NH3.H2O (2M)，搅拌均匀后分多次加入20% TEOS溶液(用乙醇配制)，在40°C时反应2h。(首先，加入100 μ L TE0S，40min 后再加入 ΙΟΟμ L，剩余的 800μ L TEOS 每隔 20min 加 200 μ L)最后，将得到的混合溶液进行离心分离，所得固体再用去离子水和无水乙醇交替洗涤数次，即得C_dots@Si02。
[0029]实施例2:
[0030]首先，将6g柠檬酸和8g尿素在15mL去离子水中均匀混合。然后将上述溶液在850W微波中放置20min，随后在80°C真空中加热1.5h。3000rpm转速下离心20min去除大粒子杂质，取出上层液体待用。
[0031]取500 μ L上述C-dots溶液，加入到20mL PAAS水溶液(2g L ')中，随后加入10mL乙醇，搅拌45min。取上述步骤得到的溶液，向其中加入10mL乙醇和50mL NH3.H2O (2M)，搅拌均匀后分多次加入20% TEOS溶液(用乙醇配制体)，在45°C时反应2.5h。(首先，力口Λ 250 μ L TE0S，40min 后再加入 250μ L，剩余的 2000μ L TEOS 每隔 20min 加 300 μ L)最后，将得到的混合溶液进行离心分离，所得固体再用去离子水和无水乙醇交替洗涤数次，即得 OdotsOS12。
[0032]实施例3:
[0033]首先，将8g柠檬酸和1g尿素在20mL去离子水中均匀混合。然后将上述溶液在100ff微波中放置lOmin，随后在100°C真空中加热2h。6000rpm转速下离心20min去除大粒子杂质，取出上层液体待用。
[0034]取500 μ L上述C-dots溶液，加入到20mL PAAS水溶液(2g L ')中，随后加入10mL乙醇，搅拌60min。取上述步骤得到的溶液，向其中加入150mL乙醇和10mL NH3 -H2O (2M)，搅拌均匀后分多次加入25% TEOS溶液(用乙醇配制)，在50°C时反应3h。(首先，加入400 μ L TE0S，40min 后再加入 400μ L，剩余的 2800μ L TEOS 每隔 20min 加 700 μ L)最后，将得到的混合溶液进行离心分离，所得固体再用去离子水和无水乙醇交替洗涤数次，即得C_dots@Si02O
[0035]上述合成的单分散核壳结构C-dots@Si02纳米复合材料为光学活性物质，可用于体内荧光成像。
[0036]体内荧光成像步骤为:按照每千克给麻药1mL(戊巴比妥钠0.7% )的量麻醉小鼠。然后，将用PBS (pH = 7.4)配制的200 μ L不同浓度的C-dotS@Si02溶液原位注射于小鼠背部，然后进行荧光成像。
【主权项】
1.一种方便清洁的制备单分散核壳结构C-dots@Si02荧光成像纳米探针的方法，包括如下步骤:荧光碳量子点(C-dots)的制备，用S12包覆C-dots制备C-CbtsOS12-光成像纳米探针。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于=S12包覆的荧光材料为C-dots，S12和C-dots对环境和有机体无毒害作用。3.根据权利要求1所述的方法，包覆过程用聚丙烯酸钠(PAAS)作为模板，然后包覆上S1204.根据权利要求1所述的方法，包覆过程在强碱性条件下进行，PH大于9。5.根据权利要求1所述的方法，包覆用时很短，为2-3h。
【专利摘要】一种简便绿色的制备单分散核壳结构C-dotsSiO2荧光成像纳米探针的方法，本发明提供了一种简便绿色的方法制备单分散核壳结构荧光纳米探针C-dotsSiO2。首先,利用微波法合成尺寸均匀、分散性好、高量子效率的碳量子点(C-dots)荧光纳米材料。随后，在乙醇-水体系中，以正硅酸乙酯(TEOS)为硅源将C-dots包覆，形成适合生物成像的C-dotsSiO2纳米探针。并且由于SiO2的包覆，所得产品易于分离和洗涤，物理化学性质和光学性质稳定，生物相容性好，环境友好，且易于进行表面修饰，可以应用于其它生物医学临床应用领域，如：癌细胞靶向成像等。
【IPC分类】B82Y5/00, A61K49/00
【公开号】CN105617405
【申请号】CN201410621098
【发明人】王春刚, 吴晓彤, 苏忠民
【申请人】东北师范大学
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2014年11月4日