[发明专利]一种NIRSERS探针及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于NIR SERS技术领域，具体涉及一种NIR SERS探针及其制备方法和应用。 

背景技术

拉曼散射(Raman scattering)：一种光子的非弹性散射现象。当光线从一个原子或分子散射出来时，绝大多数的光子，都是弹性散射的，这称为瑞利散射。在瑞利散射下，散射出来的光子，跟射入时的光子，它的能量、频率与波长是相同的。然而，有一小部份散射的光子(大约是一千万个光子中会出现一个)，散射后的频率会产生变化，通常是低于射入时的光子频率，原因是入射光子和介质分子之间发生能量交换。这即是拉曼散射。根据拉曼散射效应可以得到物质拉曼光谱，每一种物质都具有自己独特的拉曼光谱，即分子指纹图谱。 

表面增强拉曼散射(surface-enhanced Raman scattering,SERS)：当一些分子吸附在某些粗糙的金属(如金、银和铜等)表面时，其拉曼信号会得到极大的增强，这一现象就叫SERS效应。SERS的增强因子可高达10¹⁴～10¹⁵。 

表面增强拉曼散射(surface-enhanced Raman scattering,SERS)技术已经发展为一种极有价值的光学诊断及成像技术，它能够提供强烈的吸附在贵金属纳米结构表面物质的分子振动信息，可为疾病的诊断和成像提供丰富的分子指纹光谱信息。与传统的荧光技术相比，SERS不易受到样品自发荧光的干扰且无光致褪色的现象出现，适合于样品的长期观测；另外，与超宽的荧光光谱相比，SERS光谱带宽很窄，特别适合于肿瘤的多组分标记与成像。鉴于这些优点，SERS成像技术已经逐渐发展为一种荧光替代技术用于肿瘤的标记与成像。肿瘤的SERS成像方式可分为两种：第一种是利用肿瘤组织本身的分子指纹特征进行成像。另一种成像方式是在金属粒子表面连接一些拉曼标记(此类分子具有谱峰归属明确且SERS信号强的特点)，利用标记分子的SERS信号实现肿瘤细胞的快速、高灵敏成像。目前常用的SERS标记包括结晶紫、亚甲基蓝和巯基苯甲酸等有机染料。但是这类标记毒性强，且往往受限于可见激发光源(组织穿透能力弱)，不适合深层组织的检测与成像。 

近红外(near-infrared,NIR)光是指780-2526nm区域的电磁辐射。构建灵敏度高、近红外(NIR)光可激发的SERS标记是拉曼研究领域中的一大趋势，因为NIR光可以穿透 很厚的生物组织，实现深层组织区域的SERS成像。一些在NIR区有强烈吸收的有机染料可以被设计为NIR SERS探针，如Cy5、Rh6G、DTTC、Cy7和Cy7.5等。另外，若将SERS活性基底的表面等离子体共振(SPR)吸收峰调节至与激发光的波长匹配时，将会得到更强的SERS信号。在NIR区有吸收的活性基底主要有纳米棒、空心纳米结构、纳米星和纳米花等。其中，金纳米棒(gold nanorods,GNRs)是一种呈棒状的金纳米结构。金纳米棒(GNRs)由于具有制备简单、且NIR吸收强且波长可调，已经成为制备NIR SERS探针的首选(von Maltzahn G,Centrone A,Park JH,Ramanathan R,Sailor MJ,Hatton TA,et al.SERS-Coded Gold Nanorods as a Multifunctional Platform for Densely Multiplexed Near-Infrared Imaging and Photothermal Heating.Adv Mater.2009；21:3175-80,Jiang L,Qian J,Cai F,He S.Raman reporter-coated gold nanorods and their applications in multimodal optical imaging of cancer cells.Anal Bioanal Chem.2011；400:2793-800.Zhang Y,Qian J,Wang D,Wang Y,He S.Multifunctional gold nanorods with ultrahigh stability and tunability for in vivo fluorescence imaging,SERS detection,and photodynamic therapy.Angew Chem Int Ed Engl.2013；52:1148-51等)。值得注意的是，现有的NIR拉曼标记绝大多数是有机染料，面临着较大的生物安全性问题。另一方面，将有机染料牢固地附着在金属粒子表面也不是一件容易的事情。