[发明专利]超小功能化纳米簇、纳米探针及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种超小功能化纳米簇，使用GSH为模板，通过GSH表面的巯基、羧基与Au原子、钆Gd原子鳌和，形成内部同时包载两种原子的纳米簇结构；还提供表面修饰上cNGR的超小功能化纳米探针，并提供其制备方法，因其具有特异性识别肿瘤新生血管的能力，且通过Au原子的量子限域效应产生荧光以及对X射线吸收系数的吸收，实现荧光成像和CT成像；通过Gd原子缩短自由水质子的纵向弛豫时间(T1)，增强MR对比度，可实现在肿瘤新生血管多模态成像中的应用。本发明制备的纳米粒子尺寸小(＜10nm)、生物相容性好、毒性低；利用纳米材料的模块化组装性能，实现了多种功能的高效协同；制备产率高，适合大批量生产。

技术领域

本发明涉及纳米医学领域，具体涉及一种超小功能化纳米簇、纳米探针及其制备方法和应用。

背景技术

恶性肿瘤发病率和死亡率逐年增加，肿瘤的早期诊断及个性化治疗是提高患者生存率最有效的方法。但多数患者在确诊时已到中晚期，肿瘤已发生转移，错过最佳治疗时机。肿瘤微血管的准确评估对于评价肿瘤进展、制订个性化治疗方案及预测预后具有重要的临床意义。然而，临床上现有的造影剂(钆喷酸钠，碘海醇等)缺乏靶向性、敏感度差而无法直接显像直径＜300μm的活体微血管，导致常规影像技术难以动态、准确地评估肿瘤血管新生。除此以外，肿瘤血管生成的机制复杂，不同患者之间存在个体差异，单一成像模式无法获取病灶部位的全部信息，导致评估结果不准确。因此，为了提高肿瘤新生血管成像的准确性，实现成像的靶向性和高灵敏度就具有重要意义。

基于纳米生物材料的多模态成像可以同步结合多种影像学技术，实现各模式之间的优势互补，从而达到提高成像敏感度和分辨率的目的。目前，使纳米材料具有多种成像模态的方法主要是将不同的成像元件进行组装，但通常会造成纳米材料粒径较大程度地增大，进入体内血液循环系统之后极易被内皮网状系统捕获使大部分的纳米材料进入肝、脾等组织，导致只有少量的纳米材料可以到达肿瘤靶向区域，靶向效率低，影响了应有的成像效果。

功能化的纳米金属簇是以生物矿化的方式，由Au、Ag等贵金属元素组成的分子聚集体，通常由几个到几十个原子组成，核的直径小于5nm，尺寸及理化性质均介于单个原子和纳米粒子之间。比如金原子量子限域效应及X射线吸收，可以发出较强的荧光，增强CT成像及放疗增敏效应。近年来在纳米科技许多领域中逐渐成为一种广泛应用的纳米材料。

发明内容

本发明的目的是鉴于目前多模态功能化纳米材料用于肿瘤血管生成显像所存在的缺陷，为了提高多模态纳米探针的靶向效率及成像对比度，使其更好地应用于肿瘤血管生成显像，提供一种具有肿瘤新生血管内皮细胞靶向、MR/CT/荧光多模态成像的超小(＜10nm)功能化纳米簇、纳米探针及其制备方法。

本发明的技术方案是：

本发明的纳米簇合成模板选用谷胱甘肽(glutathione-glutamyl cysteingl-glycine，GSH)，其是由谷氨酸、半胱氨酸及甘氨酸组成的短肽，含有氨基、羧基和巯基三种功能基团，可以偶联生物分子，螯合金、钆等金属离子，并具有很好的亲水性，被广泛应用于制备药物载体、纳米尺度的造影剂等。

本发明的超小功能化纳米簇，即选用GSH为模板，利用GSH表面的巯基、羧基与金(Au)原子、钆(Gd)原子鳌和，形成纳米簇并使其内部同时包载两种原子，通过Au原子的量子限域效应产生荧光以及对X射线吸收系数的吸收，实现荧光成像和CT成像；通过Gd原子缩短目标组织t1值，增强MR对比度。