[发明专利]采用纳米颗粒的荧光共振能量转移检测

说明书

本发明的领域

本发明一般性涉及在负载染料的不同纳米颗粒之间的荧光共振能 量转移(FRET)，该染料具有合适的激发和发射光谱以便用于FRET检测， 尤其近红外线FRET(NIRF)检测。更具体地说，本发明涉及新型颗粒的 制备以及利用此类颗粒之间的FRET来检测或可视化(visualize)生物 相互作用(biological interactions)的方法，和生物分子靶向用结构部分用 于测定生物分子的紧密接近度(close proximity)的用途。

本发明的背景

光学型生物分子分析技术如光学微量滴定板读数和光学分子成像 方法，是研究特定生物分子的瞬间和空间动力学以及这些分子在体外和 体内的实时相互作用的非常有效的手段。这些技术已经越来越多地用于 探测蛋白质功能和基因表达。光学型技术显示出以下几个方面的巨大优 点：在功能成像中显得重要的微微秒(picosecond)时间分辩率，对于 体内显微镜检查来说显得重要的亚微米空间分辨率，单个分子敏感性， 和最小限度的侵入。这些技术还提供了在分子成像中显得重要的多个和 可识别的探针的同时使用的潜力。它们还提供因为排除电离辐射所带来 的安全性。由于激光技术的快速发展，复杂的重建算法和最初为非光学 的层析成像模式如CT和MRI所开发的成像软件，这些技术在过去的十 年中有显著的发展。

在迄今研究的各种光学成像技术中，近红外线荧光(NIRF)成像法对 于非侵入的体内成像是特别重要的，这归因于相对低的组织吸收率，近 红外线(NIR)光的最小限度的自身荧光，和高达6-8厘米的深度组织穿透 (能力)。在近红外线荧光成像中，激光或适当过滤的光用作激发荧光的 光源。激发光穿过身体组织。当它遇到近红外线荧光分子(“造影剂”或 “探针”)时，激发光被吸收。该荧光分子然后发射出具有更长波长的荧 光形式的光，因此在光谱上可与激发光区分。尽管生物组织被近红外线 光的良好穿透，但是普通的近红外线荧光探针会受到许多的为其它造影 剂所遇到的相同限制，其中包括低信噪比。

许多的NIRF对比度增强型光学成像探针已经开发出来并且在小型 动物中进行评价。这些研究已经确定了近红外线光学成像法在诊断、分 子表征和许多疾病模型的治疗响应的监测上的用途。纳米颗粒已经越来 越多地用于各种各样的生物医学应用如药物载体和成像剂。它们是工程 材料，具有典型地小于100nm的尺寸，足够小从而能够到达身体的几 乎任何地方并且能够容易地用各种的目标配体、多模态成像法所用的多 个成像结构部分来衍生化，或负载造影剂的多个分子，从而为不同的成 像模态提供在信号强度上的显著提升。纳米颗粒型成像探针的NIRF成 像法快速地作为非侵入式癌症检测、诊断和治疗应用的先进技术而出 现。若考虑到小分子的内部清除和非免疫屏蔽的化合物的网状内皮系统 清除，纳米颗粒型成像探针提供了与小分子或低分子量聚合物型探针相 比的潜在优点，如对于有效的肿瘤给药(delivery)的长的循环时间，因为 小探针在体内快速排泄。几篇文献报道具有特征性的量子点 (QD)(Warren，C.W.et al.Science 1998，281，2016-2018)，其由包封在 新型的基于聚合物或类脂的层内的半导体芯组成，可用于在动物中癌症 成像的NIRF光学成像中。然而，大部分的QD由毒性物质如镉组成， 并且还没有确定QD是充分稳定的以避免在身体内变成毒性的。巧妙的 纳米探针的设计和合成使得NIRF成像得以成功。