[发明专利]基于纳米粒子微环境温控荧光的分子探针及其系统和方法

权利要求书

1.一种基于纳米粒子微环境温控荧光的分子探针系统，其特征在于，所述分子探针系统包括：纳米粒子、荧光分子、靶向性分子、激发光、加热源和荧光探测器；其中，所述荧光分子为对温度敏感的小分子荧光分子；所述荧光分子与已知吸收谱的纳米粒子之间直接连接或者间接连接；所述纳米粒子再与靶向性分子直接或间接连接；所述荧光分子、纳米粒子和靶向性分子构成分子探针；当分子探针分布在成像区域内，靶向性分子通过特异性结合作用结合到靶位点；激发光入射到成像区域，激发荧光分子发出荧光；所述荧光探测器检测荧光；所述加热源入射至成像区域，对纳米粒子加热，改变纳米粒子的温度，同时改变纳米粒子周围微环境温度，从而影响与纳米粒子连接的荧光分子的发光特性，荧光强度或者光谱发生改变，实现光调控。

2.如权利要求1所述的分子探针系统，其特征在于，所述加热源采用调控光、微波或者超声中的一种。

3.如权利要求2所述的分子探针系统，其特征在于，对于调控光作为加热源，纳米粒子的吸收峰避开作为荧光分子的激发光的波长。

4.一种基于纳米粒子微环境温控荧光的分子探针的探测方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将选定的小分子荧光分子与已知吸收谱的纳米粒子之间通过共价键直接连接或者通过连接分子间接连接，纳米粒子再连接靶向性分子，荧光分子、纳米粒子和靶向性分子构成分子探针；

2)当分子探针分布在成像区域内，靶向性分子通过特异性结合作用结合到靶位点；

3)激发光入射到成像区域，激发荧光分子发出荧光；

4)加热源入射至成像区域，对纳米粒子加热，改变纳米粒子的温度，同时改变纳米粒子周围微环境温度，从而影响与纳米粒子连接的荧光分子的发光特性，荧光强度或者光谱发生改变；

5)撤去加热源，在微纳米尺度上热量扩散速率快，纳米粒子的温度迅速降低，从而实现即时的光调控。

5.如权利要求4所述的探测方法，其特征在于，在步骤2)中，分子探针分布在成像区域分为三种方式：a)将结合有分子探针的靶位点组织制作成显微切片，在荧光显微镜下观察；b)通过系统给药或局部给药的方法将分子探针注射或注入到成像区域内；c)将分子探针注射、涂抹或涂敷在成像区域内。

6.如权利要求4所述的探测方法，其特征在于，对于多个不同的靶位点，分别选择与其相对应的靶向性分子，并将不同的靶向性分子一一对应地分别连接至不同的纳米粒子，不同的纳米粒子具有不同的吸收峰；当加热源为调控光时，对于不同波长的调控光，与其对应的纳米粒子升温，调控与纳米粒子相连的荧光分子的强度或光谱，从而对于同一种荧光分子，同一种激发光，采用不同的纳米粒子调控，分别对应标记不同的靶位点，即能够实现同一种荧光分子、同一条荧光光路下，利用不同吸收峰对应的外加调控光调控各靶位点的荧光强度，实现对多位点荧光标记的观测和成像。

7.如权利要求4所述的探测方法，其特征在于，进一步包括通过提取调控的荧光信号去除背景荧光，包括以下步骤：a)打开激发光光路，荧光分子被激发，荧光探测器对成像区域进行成像，得到调控前图像；b)打开加热源，对成像区域进行加热，荧光强度发生改变，荧光探测器再次对成像区域进行成像，得到调控后图像；c)将调控前后的图像进行相减或滤波处理，从而去除大部分背景荧光。