[发明专利]一种基于掺钆碳点的双模式分子探针制备方法及应用

说明书

技术领域

本发明属于纳米材料领域，具体涉及一种掺钆碳点作为MRI-光学双模式分子探针。

本发明还涉及上述基于掺钆碳点的双模式分子探针“由下而上”的制备方法。

本发明还涉及上述基于掺钆碳点的双模式分子探针在细胞标记中的应用。

本发明还涉及上述基于掺钆碳点的双模式分子探针作为MRI T1造影增强剂。

背景技术

分子影像技术可在分子水平上实现生物有机体生理和病理变化的实时，动态和无创成像。与传统的医学影像技术相比，分子影像技术对生物体内分子水平的变化进行在体成像，获得它们生物体内部实际的分布图像。因此，有助于早期的诊断疾病、促进药物研制和分析生命机理。根据成像的原理不同，可将分子影像学的成像技术分为核医学、光学和磁共振(Magnetic resonance imaging，MRI)等。核医学分子成像主要包括PET和SPECT，它们对体内的放射性核素产生的γ射线进行成像，穿透度深，灵敏度高，但放射性源可引起电离辐射，长期对人体有害。MRI是一种无损伤和无电离辐射高分辨的影像技术，是诊断肿瘤、指导外科手术最为有效的方法之一。但MRI灵敏度较低，需要使用MRI造影剂影响体内局部组织中水质子弛豫时间，与周围组织形成对比而产生增强的造影作用。根据作用原理不同，可将MRI造影剂分为T1(加权像中增强信号强度)和T2(加权像中降低信号强度)造影剂。目前，临床使用MRI造影剂主要是Gd螯合物的T1造影剂，但这类造影剂缺乏组织特异性，而且对于肾功能不健全者还会因造影剂的大量使用导致肾源纤维化。在光学分子成像中，荧光分子成像利用了具有特异性的荧光分子探针标记特定分子或细胞，且具有灵敏度较高、时间分辨率高、快捷简便、费用低、相对高通量等诸多优点。但光学分子成像由于穿透距离短，目前主要用于小动物成像。

由上可见，现有的各种成像技术都具有各自的优势，但也分别存在灵敏度、选择性、分辨率以及安全性等方面的不足，因此在实验研究或者临床应用都受到了一定的限制。双模式分子影像技术为这个问题的解决提供了可能，通过将两种不同分子影像探针进行“优势互补”，克服了单一分子影像技术的固有局限性，从而使获取的影像结果更为精确可靠，已成为分子成像的发展趋势。其中，将MRI与光学成像技术进行联合的双模式分子影像技术，即能提供高分辨率的结构组织学信息，又能实现高灵敏的功能学显像，为疾病的精准诊疗提供重要的影像依据。

目前，MRI-光学双模式分子探针的研究仍处于起步阶段，研制低毒性、低成本、高弛豫率、靶向性强、体内稳定性好的双模式造影剂是仍是基础和关键。最近的研究成果显示纳米粒可以对钆弛豫时间有显著的降低作用，因此纳米粒被视为新一代造影剂的主要发展方向。

碳点是一种新型发光纳米材料，与半导体量子点和传统有机染料相比，具有水分散性好、毒性小、荧光强度高且稳定性好，不仅是一种理想的光学分子探针，而且提供了构建双模式分子探针的平台。

本发明公开了基于掺钆碳点的双模式分子探针的制备。该双模式分子探针制备方法具有工艺简单、产率高、环境友好等特点。所制备掺钆碳点兼具MRI造影和光学成像能力，可作为一种新型分子探针用于MRI--光学双模式成像。

发明内容

本发明目的在于提供一种基于掺钆碳点的光学-MRI双模式分子探针。

本发明的又一目的在于提供一种制备基于掺钆碳点的光学-MRI双模式分子探针的方法。

为实现上述目的，本发明提供的基于掺钆碳点的光学-MRI双模式分子探针，是通过下述方法得到：

A)以碳水化合物为碳源，加入到多元醇溶剂中制备混合液；

B)以无机酸作为催化剂，加入到步骤A的混合液中；

C)在步骤B的混合液中，加入GdCl₃；

D)对步骤C的产物进行微波加热，得到在365nm紫外光激发下发绿色荧光的掺钆碳点水溶液。

其中，步骤D之后包括步骤E：将步骤D的产物离心，上清液经分子截留量为100Da或500Da的透析袋进行透析。

本发明提供的制备上述掺钆碳点的方法，是以多元醇为溶剂，无机酸为催化剂，以碳水化合物为碳源，加入三价钆离子，通过微波加热法制备得到，主要步骤为：

A)以碳水化合物作为碳源，以多元醇作为溶剂，制备混合液；

B)以无机酸作为催化剂，加入到步骤A的混合液中；

C)在步骤B的混合液中，加入GdCl₃；

D)对步骤C的产物进行微波加热30-60s后得到碳点的水溶液；