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近红外荧光纳米颗粒的构建、表征及其生物应用

夏琦  
【摘要】:设计构建具有近红外荧光发射、斯托克斯位移大、荧光量子效率高、光稳定性好、细胞毒性小、生物亲和性高的近红外荧光纳米颗粒,将其应用于生物体内外实时成像,对深层次研究生命信息,以及指导肿瘤诊断和治疗都具有非常重要的意义。本论文以罗丹宁为电子受体,三苯基乙烯基芳香化合物为电子给体,构建具有Donor-Acceptor结构的AIE活性荧光探针,通过引入呋喃和噻吩富电子基团,促使发射波长红移;采用纳米共沉淀法,利用聚氧乙烯聚氧丙烯醚嵌段共聚物(Pluronic F127)包裹荧光探针,构建近红外发射荧光纳米颗粒,提高其生物相容性,并将其应用于细胞成像、细胞长期示踪、肿瘤生长长期追踪以及光动力治疗。(1)本文设计合成了以罗丹宁为电子受体、四苯基乙烯为电子供体的AIE荧光探针TPE-Rho,表征其光学性能和AIE活性;使用两亲性聚合物Pluronic F127包封TPE-Rho得到纳米颗粒TPE-Rho dots。实验证明TPE-Rho dots稳定性强、生物相容性好、斯托克斯位移大(~200 nm),细胞膜通透性好,可应用于活细胞成像,选择性作用于细胞质。(2)通过在TPE-Rho的结构基础上引入富电子基团呋喃,合成了以罗丹宁为电子受体、三苯基乙烯基呋喃为电子供体的具有AIE活性的近红外荧光探针TPFE-Rho。采用F127包裹后形成粒径分布均匀的纳米颗粒TPFE-Rho dots,具有近红外发射(654 nm)、较大的斯托克斯位移(~183 nm)、光稳定性强、生物相容性良好等优点,能够避免生物体背景荧光的干扰、穿透较厚的组织、避免吸收波长和发射波长互相产生的干扰、提高生物成像的信噪比。体外实验证明TPFE-Rho dots标记的SK-Hep-1细胞在传代11代后仍然发出红色荧光,活体成像实验数据表明TPFE-Rho dots能够实时监测肿瘤生长超过19天。(3)在TPFE-Rho的结构基础上,引入供电子效应更强的噻吩基团,合成了以罗丹宁为电子受体、三苯基乙烯基噻吩为电子供体的荧光探针TPVTR,采用F127包裹后制备成为有机荧光纳米颗粒TPVTR dots,具有近红外发射(695 nm)、较大的斯托克斯位移(210 nm)、发光强度高、光稳定性好、生物相容性好、良好的活性氧生成能力、良好的光毒性等优势。TPVTR dots标记肿瘤细胞16天后仍显示出红色荧光信号,对活体肿瘤生长的长期追踪超过8天,并且在光照条件下能够明显降低HepG2细胞的存活率,有效抑制肿瘤生长,具有良好的光动力治疗效果。表明TPVTR dots能够作为有效的长期示踪荧光探针和近红外光敏剂,在影像引导治疗中具有广阔的应用前景。


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