[发明专利]一种荧光硅纳米点及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种荧光硅纳米点(SiNDs)，它是由硅烷和孟加拉玫瑰红以水热法一步制备得到的。与现有技术相比，本发明所制备的SiNDs具有超高的荧光量子产率(100％)，且能实现对哺乳动物细胞溶酶体的长时间特异成像。此外，该SiNDs的溶酶体成像效果不受细胞清洗、固定和透化等影响，具有耐清洗、耐固定和耐透化的优点。同时，该SiNDs还具有制备成本低、合成方法简单、水分散性好、荧光发射峰宽窄、光稳定性好、细胞相容性好、细胞光毒性低等优点，有望成为新型的溶酶体荧光探针。

技术领域

本发明属于纳米材料和生物技术领域，具体涉及一种荧光硅纳米点及其制备方法与应用。

背景技术

荧光材料在生物医学中有广泛的应用。与传统的有机荧光小分子相比，荧光纳米材料因为其具有较好的光稳定、可调的激发发射波长等优点，近些年受到广泛关注。目前已有的荧光纳米材料种类很多，但它们都存在一定的缺点，比如：传统的半导体量子点(如硒化镉、硫化铅等)一般含有毒性较大的重金属元素，所以其在生物医学中的使用剂量受到很大限制；贵金属纳米簇(如金纳米簇、银纳米簇)和上转换纳米颗粒的生物相容性虽然好于半导体量子点，但其量子产率一般较低，成像效果不佳；聚合物量子点的合成方法较为复杂，同时对聚合物量子点表面修饰可能会对其荧光性质有较大影响；碳点和石墨烯量子点的荧光发射峰较宽，同时还具有多色发光的性质，不利于与其他探针同时使用；其他新型纳米点(如黑磷量子点)则存在表面不易修饰、制备条件苛刻等问题。因此，开发性能优异且符合生物医学意义的超亮荧光纳米材料具有重要意义。

另一方面，溶酶体是真核细胞中的关键细胞器，为单层膜包被的囊状结构，内含多种酸性水解酶，可分解和消化细胞内多种外源性和内源性的分子和物质，是细胞的消化中心。溶酶体还在细胞凋亡、细胞自噬、细胞内胆固醇平衡、质膜修复、细胞骨架和组织重建、病原体防御以及细胞内信号转导等一系列生理过程中起重要作用。因此，对溶酶体的数量、大小和形貌等的观察和示踪对于了解细胞的行为和命运非常重要。与其他细胞器相比，溶酶体内呈酸性(pH 4.5–5.0)，因此通常使用能够靶向酸性环境的分子来实现溶酶体成像。比如，3-(2,4-二硝基苯胺)-3’-氨基-N-甲基二丙胺(DAMP)是一种常用的溶酶体靶向分子，但由于该分子自身没有荧光，因此需要在该分子的伯胺基团上接枝荧光分子才能实现溶酶体成像。一些荧光分子(如中性红和吖啶橙)虽然可以实现溶酶体的成像，但它们同时也会对细胞核内酸性的核酸成像。目前商品化的溶酶体荧光探针(如Thermo Fisher公司的LysoTracker系列染料)有较好的溶酶体成像效果，但其合成成本较高、光稳定性不佳且溶酶体成像时间短。同时，该类荧光探针表面无修饰基团，无法对其进行进一步修饰和应用。新兴的荧光纳米材料被认为是解决上述问题的有效方法。例如，Lin等制备的有机荧光纳米颗粒(PVP和BPVP)虽可靶向癌细胞的溶酶体，但不能实现正常细胞的溶酶体成像(Org.Biomol.Chem.,2009,7,2036.)。Dekiwadia等在金纳米颗粒表面修饰了荧光分子FITC和可靶向溶酶体的多肽后，实现了对溶酶体的成像(J.Pept.Sci.,2012,18,527.)。但是上述方法都没有评价纳米颗粒对固定和透化后的细胞溶酶体成像效果。此外，长时间实时观测溶酶体行为对研究细胞的生理变化有着重要作用，而上述方法都不能实现活细胞溶酶体的长时间成像。因此，亟需发展一种性能良好的荧光纳米颗粒作为长时间观测溶酶体的荧光探针，以实现对活细胞溶酶体的长时间成像和对固定和透化后细胞的溶酶体成像。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种荧光硅纳米点(SiNDs)，以实现超长时间、耐清洗、耐固定、耐透化的溶酶体成像，解决了现有技术存在的成本高，稳定性差和成像时间短等问题。

本发明还要解决的技术问题是提供该荧光硅纳米点的制备方法和应用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种荧光硅纳米点，它包括如下质量份数的组分：

水溶性硅烷 100份；