[发明专利]磺酸基石墨烯量子点生物荧光探针及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种磺酸基石墨烯量子点生物荧光探针及其应用。

背景技术

近些年来，量子点在生物医学领域的应用已经成为人们广泛关注的研究热点之一。量子点在体内外成像，靶向标记特异组织和细胞等方面均取得了新的进展。同时，近年来，石墨烯因独特的性能而受到越来越多的关注，如大的比表面积、高的载流子迁移率、优异的机械灵活性、良好的热/，化学稳定性以及对环境友好的特征等。石墨烯量子点（GQDs）除了具有石墨烯的优异性能外，由于尺寸在10nm以下，表现出更强的边缘效应和小尺寸效应，可以表现出独特的光化学性质。GQDs毒性低、具有良好的水溶性、荧光稳定性和生物兼容性,可顺利进入细胞,在肿瘤细胞的成像研究方面具有广泛的应用前景被应用于细胞不同组分。与其他的碳材料相比，由于GQDs可以进一步功能化，因此在细胞诊断、药物传递等方面有更强的可行性与与操作性，因此在生物医学领域有广泛的应用前景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种磺酸基石墨烯量子点（Sulfo-GQDs）生物荧光探针及其应用。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种磺酸基石墨烯量子点生物荧光探针，其特征在于该探针是在细胞培养基中加入磺酸基石墨烯量子点，其浓度为10-100mg/L。

一种上述的石墨烯量子点生物荧光探针在标记肿瘤细胞核中的应用。

在细胞水平,石墨烯量子通过激光控制控制识别、标记肿瘤细胞核的具体过程:

乳腺癌细胞（4T1），宫颈癌细胞（Hela），肝癌细胞（7721），神经干细胞（C17.2）,胃黏膜细胞（GES-1）在瓶底部贴壁达到80%后,将含有10-100mg/LSulfo-GQDs的细胞培养基与细胞共孵育0.5-12h。利用激光共聚焦显微镜观察细胞与Sulfo-GQDs作用情况(Sulfo-GQDs激发波长:405nm)。最初,Sulfo-GQDs聚集在细胞膜周围,并没有进入细胞内。去除培养基后,细胞在共聚焦显微镜的激光照射15min过程中(405nm激发),Sulfo-GQDs逐渐进入细胞核,最终在细胞核内聚集。

在细胞水平,石墨烯量子通过温度控制识别、标记肿瘤细胞核的具体过程:

乳腺癌细胞（4T1），宫颈癌细胞（Hela），肝癌细胞（7721）在瓶底部贴壁达到80%后,将含有10-100mg/LSulfo-GQDs的培养基与细胞共孵育0.5-12h。去除培养基后,利用激光共聚焦显微镜的温度变化装置控制温度,并利用激光共聚焦显微镜观察细胞与Sulfo-GQDs作用情况(Sulfo-GQDs激发波长:405nm)。实验发现,Sulfo-GQDs在37⁰C条件下,仅聚集在细胞膜周围,并没有进入细胞,当培养温度升高到38⁰C,Sulfo-GQDs逐渐进入细胞核,最终在细胞核内聚集。

在体内,使用小鼠为动物模型,石墨烯量子点识别、标记肿瘤细胞核的具体过程:

利用BALB/C雌性小鼠为动物模型,并利用乳腺癌细胞（4T1），宫颈癌细胞（Hela），肝癌细胞（7721）建立肿瘤模型进行实验。50-100mg/kgSulfo-GQDs通过尾静脉注射进入荷瘤小鼠体内,0.5-2h小时后,处死小鼠,将脾,肺,瘤组织取出后,组织样品制成20μm厚的冷冻切片样品,用于进行激光共聚焦显微镜观察Sulfo-GQDs在小鼠体内的分布情况,发现Sulfo-GQDs在正常器官组织内分布比较分散,在组织间质内分散;而在肿瘤组织内Sulfo-GQDs可以特异性靶向肿瘤细胞核,在细胞核内大量聚集,和细胞实验所得结果一致。说明此量子点可以特异性靶向到肿瘤组织细胞核内,而在正常组织里无此性能。

能够实现这种体内特异靶向细胞核的性能，主要由于以下两个方面决定：体内肿瘤组织压力增加，体内肿瘤细胞表面产生了额外的表面张力；Sulfo-GQDs材料表面的电荷、粒径及结构等性质，使Sulfo-GQDs在无额外的表面张力作用下，不能进入细胞。因此在细胞水平，通过温度及激光控制，给予一定表面张力时，Sulfo-GQDs对正常细胞及肿瘤细胞无选择性。

本发明方法的优点和特点如下所述:

(1)石墨烯量子点对细胞核进行标记识别的方法简单,可控性强,不需要对材料进行二次修饰。

(2)石墨烯量子点对细胞核进行标记识别的方法,稳定性好。