红色荧光硅纳米点、其制备方法及应用

本发明涉及纳米材料领域，特别涉及一种红色荧光硅纳米点、其制备方法及应用。

背景技术：

1、线粒体作为真核细胞有氧呼吸的主要部位，不仅为细胞提供能量，还与细胞的一些活动密切相关，如信号传导、钙储存、细胞内环境调节等。此外，线粒体还参与与其他细胞器的物质交换，如内质网-线粒体接触调节脂质通量，线粒体-溶酶体接触清除受损的线粒体。线粒体功能缺失也可直接导致细胞变性甚至死亡。更严重的线粒体病变还可导致糖尿病、心律失常、阿尔茨海默病等多种疾病。因此，实时监测线粒体的动态变化对研究线粒体功能和诊断疾病具有重要意义。

2、荧光探针由于其良好的靶向性和实时反馈的优势，被认为是线粒体成像的首选材料。现已发展出多种商业荧光染料，如rhodamine 123(rho 123)和mito-tracker green(mtg)。但是这些有机染料通常抗光漂白能力弱，在持续激发下荧光强度逐渐降低，无法持续观察线粒体的动态变化。尽管这些商业荧光探针能够靶向线粒体，但很少有报道称它们能够穿透血脑屏障(bbb)。鉴于阿尔茨海默病等脑疾病与线粒体的关联，不能穿透血脑屏障则无法进一步满足线粒体相关脑疾病成像的需求。

3、硅纳米点(sinds)是一种新兴的纳米材料，因其无毒且环保的特性而受到广泛关注。同时，硅纳米点优异的光学特性(光稳定性好、量子产率高、发射波长可调)也促使其在荧光探针领域迅速发展。众所周知，具有红光发射的荧光材料在成像方面具有特殊的优势，如较低的光毒性、较高的组织通透性和较低的生物自身荧光干扰。尽管硅纳米点在探测和成像方面取得了进展，但它们的大多数荧光发射都在蓝色到黄色的范围内。关于红光发射硅纳米点的报道很少，这表明设计一种具有良好光学性能的新型硅纳米点具有重要意义。此外，表面带正电荷且具有两亲性的小粒径硅纳米点可以满足穿透血脑屏障的基本要求，但直接应用于血脑屏障穿透成像的报道很少。因此，开发具有血脑屏障穿透能力和优良光学性能的新型荧光探针对于长时间成像具有重要意义

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种红色荧光硅纳米点、其制备方法及应用。

2、为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种红色荧光硅纳米点的制备方法，包括以下步骤：

3、s1、取2-硝基-4-氨基二苯胺用无水乙醇溶解，再加入3-氨丙基三乙氧基硅烷，搅拌均匀；

4、s2、将步骤s1得到的混合物转移至反应釜中，然后在加热下反应；

5、s3、待反应物冷却到室温，用硅胶层析柱洗脱纯化；

6、s4、将步骤s3得到的纯化后的产物通冷冻干燥，得到红色荧光硅纳米点。

7、优选的是，步骤s1具体为：

8、称取0.1-0.4g的2-硝基-4-氨基二苯胺，加10-40ml无水乙醇溶解，再加入0.5-2.0ml 3-氨丙基三乙氧基硅烷，搅拌均匀。

9、优选的是，步骤s2具体为：

10、将步骤s1得到的混合物转移至反应釜中，将反应釜置于干燥箱中，160-200℃下加热反应6-24小时。

11、优选的是，步骤s3具体为：

12、s3、待反应物冷却到室温，用硅胶层析柱洗脱纯化，洗脱液由二氯甲烷和甲醇组成。

13、优选的是，洗脱液中，二氯甲烷和甲醇的体积比为5:1-15:1。

14、优选的是，洗脱液中，二氯甲烷和甲醇的体积比为10:1。

15、优选的是，所述的红色荧光硅纳米点的制备方法包括以下步骤：

16、s1、称取0.2g的2-硝基-4-氨基二苯胺放入烧杯中，加20ml无水乙醇溶解，再加入1.0ml 3-氨丙基三乙氧基硅烷，搅拌均匀；

17、s2、将步骤s1得到的混合物转移至反应釜中，将反应釜置于干燥箱中，180℃下加热反应12小时；

18、s3、待反应物冷却到室温，用硅胶层析柱洗脱纯化，洗脱液由二氯甲烷和甲醇组成，体积比为10:1；

19、s4、将步骤s3得到的纯化后的产物通冷冻干燥，得到红色荧光硅纳米点，4℃下保存。

20、本发明还提供一种红色荧光硅纳米点，其通过如上所述的方法制备得到。

21、本发明还提供一种如上所述的红色荧光硅纳米点在线粒体动态追踪成像中的应用。

22、本发明还提供一种如上所述的红色荧光硅纳米点在血脑屏障穿透成像中的应用。

23、本发明的有益效果是：

24、本发明提供了一种具有红色荧光发射的新型硅纳米点，该硅纳米点不仅具有光稳定性和高量子产率(22.86％)，而且还含有亲脂性阳离子，使其能够靶向活细胞中的线粒体；进一步的，该硅纳米点还具有穿透血脑屏障的能力；

25、本发明制备的r-sinds对线粒体具有良好的靶向能力，此外，斑马鱼成像显示该r-sinds不需要任何配体就能实现血脑屏障的穿透；所以本发明的红色荧光硅纳米点能够应用于线粒体动态追踪成像和血脑屏障穿透成像，其有望为诊断线粒体相关的脑部疾病提供一个潜在的强大工具，具有重要的生物医学应用价值。

技术特征：

1.一种红色荧光硅纳米点的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的红色荧光硅纳米点的制备方法，其特征在于，步骤s1具体为：

3.根据权利要求1所述的红色荧光硅纳米点的制备方法，其特征在于，步骤s2具体为：

4.根据权利要求1所述的红色荧光硅纳米点的制备方法，其特征在于，步骤s3具体为：

5.根据权利要求4所述的红色荧光硅纳米点的制备方法，其特征在于，洗脱液中，二氯甲烷和甲醇的体积比为5:1-15:1。

6.根据权利要求5所述的红色荧光硅纳米点的制备方法，其特征在于，洗脱液中，二氯甲烷和甲醇的体积比为10:1。

7.根据权利要求1所述的红色荧光硅纳米点的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

8.一种红色荧光硅纳米点，其特征在于，其通过如权利要求1-7中任意一项所述的方法制备得到。

9.一种如权利要求8所述的红色荧光硅纳米点在线粒体动态追踪成像中的应用。

10.一种如权利要求8所述的红色荧光硅纳米点在血脑屏障穿透成像中的应用。

技术总结
本发明公开了一种红色荧光硅纳米点、其制备方法及应用，该方法包括以下步骤：S1、取2‑硝基‑4‑氨基二苯胺用无水乙醇溶解，再加入3‑氨丙基三乙氧基硅烷，搅拌均匀；S2、将步骤S1得到的混合物转移至反应釜中，然后在加热下反应；S3、待反应物冷却到室温，用硅胶层析柱洗脱纯化；S4、将纯化后的产物通冷冻干燥，得到红色荧光硅纳米点。本发明提供的红色荧光硅纳米点不仅具有光稳定性和高量子产率，而且还含有亲脂性阳离子，使其能够靶向活细胞中的线粒体；进一步的，该硅纳米点还具有穿透血脑屏障的能力；发明的红色荧光硅纳米点能够应用于线粒体动态追踪成像和血脑屏障穿透成像，其有望为诊断线粒体相关的脑部疾病提供一个潜在的强大工具。

技术研发人员：昝明辉,柳裕禄,董文飞,梅茜,李力,葛明锋,常智敏,从瑛哥
受保护的技术使用者：中国科学院苏州生物医学工程技术研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/4/8