点击功能化纳米探针的制备及其在肿瘤诊断中的应用

【摘要】：随着人们对纳米科学和纳米技术研究的日益深入,各种纳米增强光学效应不断被揭示。利用这些纳米光学效应所提供的信息以及表面生物修饰技术,可以设计和发展一系列具有高灵敏性和高选择性的化学/生物传感器。与现有的生物医学诊断方法相比,纳米光学效应传感器不仅具有优异的信号放大能力,而且具有成本低、快速便捷等优势。在本论文中,我们利用纳米粒子及其表面的点击化学修饰策略,分别制备了叶酸受体靶向的荧光二氧化硅纳米探针和表面增强拉曼散射(SERS)纳米探针,并将其成功地应用于肿瘤细胞的选择性识别与成像研究。此外,通过设计磷酸化诱导的银纳米粒子聚集体结构,利用SERS热点及其光谱技术,实现了对蛋白激酶A活性的高灵敏检测。主要的研究内容总结如下:(1)采用点击化学偶联法对包裹钌联吡啶的二氧化硅纳米粒子表面进行叶酸功能化修饰,构建了一种叶酸受体靶向的荧光纳米探针,并将其成功地用于肿瘤细胞的成像研究。细胞成像结果表明,该探针能够有效地标记叶酸受体呈阳性的人宫颈癌细胞,而叶酸受体呈阴性的人肺癌细胞未观察到明显的荧光。同时,叶酸竞争性结合试验验证了这种叶酸受体介导的肿瘤细胞成像机制。更为重要的是,该探针能够实现混合细胞体系中人宫颈癌细胞的选择性识别与荧光成像。与酰胺化反应偶联叶酸的策略相比,这种点击功能化的纳米探针具有合成方法简单、反应条件温和、产率高等优点。通过选择不同的生物配体并结合点击化学高效的表面修饰特性,该策略有望发展成为一种制备多功能生物荧光纳米探针的通用方法。(2)设计和合成了含有叠氮官能团的拉曼活性分子,并将其共价修饰在金纳米空心球表面,然后与含有炔基官能团的叶酸衍生物进行点击反应,发展了一种具有高标记效率以及优异细胞靶向能力的SERS纳米探针,并成功地实现了对叶酸受体高表达肿瘤细胞的选择性识别与SERS成像。与分子荧光探针相比,这种新型的SERS纳米探针可以有效地减少或避免其在细胞表面的非特异性吸附,有望发展成为肿瘤靶向成像及治疗的理想造影剂。(3)利用精胺修饰的银纳米粒子以及多肽磷酸化前后电荷量的改变,设计了磷酸化诱导的银纳米粒子聚集体结构,通过特异性标记肽的SERS信号输出,成功地实现了对蛋白激酶A活性的高灵敏检测。同时,通过药物刺激实验以及细胞提取液中蛋白激酶A活性的检测,进一步证实了该方法的灵敏性和可靠性。