本发明专利技术属于医药技术领域，具体为基于荧光共振能量转移的肿瘤成像和治疗靶向体系及其构建方法。本发明专利技术采用电化学剥离方法合成发光碳量子点，用EDC/NHS化学偶联方法在CDots接上末端带有氨基的聚乙二醇，再接上肿瘤靶向药物叶酸，通过碳点和抗肿瘤药物阿霉素表面的π-πstacking作用接上阿霉素，得到基于荧光共振能量跃迁的双光子成像和靶向治疗肿瘤体系。该体系是一种复合纳米材料，可通过发光的强度和颜色判断药物的释放以及能量共振转移的性质；使用双光子成像可以穿透很深的动物组织，可发展到肿瘤治疗领域。本发明专利技术反应稳定，操作简单易，成本低廉无污染，形貌，结构易控制，产物分布均匀，不易团聚，纯度高，易于工业化。
【技术实现步骤摘要】
基于荧光共振能量转移的肿瘤成像和治疗靶向体系及其构 建方法
本专利技术属于医药
，具体涉及一种荧光共振能量跃迁的双光子成像和靶向 治疗肿瘤体系及其构建方法。
技术介绍
碳元素是地球上所有已知生命的基础，近年来以碳元素为基础的纳米技术的研究 已经成了研究热点。以碳纳米管为代表的碳纳米结构材料由于其独特的结构和物理、化学 特性被认为是当今的纳米科技研究的焦点之一，并在光学、电子学和信息学等方面表现出 巨大的潜在应用价值。常规的碳材料是一种典型的窄带隙材料，因此传统观念认为纳米材 料不像其他半导体材料那样具有丰富的荧光性质。由于其具有多样的电子轨道特性（SP、 sp2、sp3)，形成了许多结构和性质奇特的物质，其中富勒烯及碳纳米管是碳纳米结构中最 为热门的研究对象，除此之外，其它碳纳米材料家庭的成员，如碳量子点也逐渐地受到越来 越多的关注。 值得关注的是，近期研究表明碳纳米管在特定的条件下能够发出荧光，碳量子 点的表面经过高分子修饰后也会产生较强的荧光。碳量子点的合成方法主要分为两大类： top-down和bottom-up途径。Top-down途径是指碳量子点在比较大的碳结构材料中形 成或剥离出来，它包括电弧切割法、激光消融法和电化学氧化法。Bottom-up途径是指碳量 子点的形成。 主要来自分子前驱物，它主要包括煅烧或加热法、载体合成法、微波合成法以及超 声合成等方法。Sun课题组通过激光烧蚀方法制备得到最大发射波长在400-694 nm的荧 光碳纳米颗粒，通过PEG修饰可赋予其良好的水分散性，将PEG修饰在碳量子点表面成 功实现淋巴循环活体成像。 [1]Liu等通过对燃烧后的蜡烛灰进行氧化酸处理，并用凝胶电 泳提纯，制备得到粒径小于2 nm的多色荧光碳纳米颗粒，最大发射波长415-615 nm。[2] Pang研究组通过对石墨电氧化制备得到的蓝色发光的碳纳米颗粒具有良好的水分散性和 光稳定性[3]Lee研究组在近期发展了一种电化学方法制备得到粒径在1. 2-3. 8 nm的荧光 碳纳米颗粒，通过对电流密度调控，可以一步制备得到发光颜色从蓝色到橙红色的碳纳 米颗粒。这种碳纳米颗粒还具有良好的水分散性、强荧光发射和上转换发光性质。 [4]由于 碳纳米材料具有无毒、廉价、稳定性好等优点，因此荧光碳纳米材料，特别是具有明确结 构的荧光碳纳米颗粒，在诸如生物影像、肿瘤检测与诊断等纳米生物医学领域具有重要的 应用价值。碳量子点是近些年发现的一种新型碳材料，相对于传统的半导体量子点和有机 染料，这位碳家族中的新成员不仅保持了碳材料生物相容性好、毒性小等优点，而且还拥有 双光子易于功能化、吸收截面大、发光范围可调、光稳定性好、无光闪烁、价廉、易大规模合 成等优势，双光子成像的光不猝灭性质为动态实时准确监测生物体内生物活性物质提供了 保证；双光子成像通过低能量长波长的光激发在增强了光穿透能力与成像深度同时有效避 免了生物体背景自荧光，从而降低光致生物损伤。因此，对碳量子点这一新兴领域的研究必 将对材料科学的发展产生重大影响。 双光子今年来也成为研究的热点，双光子吸收/激发为在强光激发下，分子同时 吸收两个光子，从基态跃迁到两倍光子能量的激发态的过程。两个光子可以是相同波长的， 也可以是不同波长的，但必须是同时吸收(两个光子到达被激发分子的时间间隔小于1飞 秒)。可以这样理解，先吸收一个光子的能量跃迁到一个虚拟的中间态，然后再吸收一个光 子的能量跃迁到激发态。 双光子的有如下优势：①更深的穿透深度，光损伤也较小；②更少的光漂白和光 毒性；③可调的激发波长一多色激发；?非线性效应的成像一SHG ;⑤更佳的信噪比；⑥激 发波长和发射波长之间更易分开；⑦可由红外（IR)激发UV和VIS ;能够实现暗场成像，背 景干扰很小。 突光共振能量转移（F5rster resonance energy transfer (FRET)，是描述两个生 色团之间能量转移的一种机制。要求供体的发射光谱与受体的吸收光谱重叠，当它们在空 间上相互接近到一定距离（1 一 10 nm)时，激发供体而产生的荧光能量正好被附近的受体吸 收，使得供体发射的荧光强度衰减，受体荧光分子的荧光强度增强。能量传递的效率和供体 的发射光谱与受体的吸收光谱的重叠程度、供体与受体的跃迁偶极的相对取向、供体与受 体之间的距离等有关。荧光物质必须满足以下条件：①受、供体的激发光要足够分得开；② 供体的发光光谱与受体的激发光谱要重叠。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于荧光共振能量跃迁的双光子成像和靶向治疗肿 瘤体系及其构建方法。 本专利技术首次提出基于能量共振转移的碳点药物输送体系f5rster resonance energy transfer (FRET)-based CDots drug delivery system (FRET-CDot-DDS)，合成的 碳点有很好的生物相容性，在碳点和负载的荧光药物分子如抗肿瘤药物阿霉素之间具有有 效的能量共振转移，这种能量共振转移能够促进药物输送，细胞成像，实现对肿瘤药物作用 的实时动态监控。更进一步的说，这种基于能量共振转移的碳点药物输送平台表现出双光 子成像和在很深的组织中的药物的跟踪，可在生物载药领域得到大量利用。 本专利技术首先采用电化学剥离方法合成发光碳量子点（记为CDots)，用浓硝酸处理 碳点使其表面带上羟基和羧基，用EDC/NHS化学偶联方法在CDots接上末端带有氨基的 聚乙二醇（PEG)(记为⑶ot-PEG)，通过EDC/NHS化学偶联方法，再接上肿瘤靶向药物叶酸 (记为⑶ot-PEG-FA)，通过碳点和抗肿瘤药物阿霉素表面的π - π stacking作用接上阿霉 素，得到基于荧光共振能量跃迁的双光子成像和靶向治疗肿瘤体系，记为CD〇t-FA-D0X。该 ⑶ot-FA-D0X是一种复合纳米材料。 具体说来，复合纳米材料⑶〇t-FA-D0X的合成步骤如下： (1)首先，配制1.0-3.0 mg/ml (Dots和10-20 mg/ml带有六个氨基的聚乙二醇5000， 搅拌 5-15 min,然后加入 5-10 mM NHS,再超声 60-120 min;再加入 20-30 mM EDC 和 5-10 mM的NHS，一起搅拌，反应24-72 h;通过加入巯基乙醇终止反应；然后用2 XPBS高速离心 1-2小时，得到上清液，即是⑶ot-PEG，冷冻干燥放于冰箱待用； (2) 其次，称取35-50 mg叶酸，同时加入15-30 mg EDC和25-50 mg NHS，加入1-2 ml pH7. 4-9. 0 PBS，室温下搅拌15-30分钟；然后加入20-40 mg CDot-PEG，室温下搅拌 24-48h，清洗离心冷冻干燥待用； (3) 最后，1-3 mg/ml 的 CDot-PEG-FA 和 2-5 mg/ml 〇 的 D0X ρΗ7·4-9·0 PBS 室温搅 拌过夜，聚合物通过透析袋透析48-72小时在纯水中，每隔4-8小时换水一次；透析袋中的 产物通过冷冻干燥，即得到最终产物⑶〇t-FA-D0X。 本专利技术研究本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于荧光共振能量转移的肿瘤成像和治疗靶向体系的构建方法，其特征在于具体步骤为：首先采用电化学剥离方法合成发光碳量子点，记为CDots，用浓硝酸处理碳点使其表面带上羟基和羧基；用EDC/NHS化学偶联方法在CDots接上末端带有氨基的聚乙二醇（PEG），产物记为CDot‑PEG；通过EDC/NHS化学偶联方法，再接上肿瘤靶向药物叶酸（FA），产物记为CDot‑PEG‑FA）；通过碳点和抗肿瘤药物阿霉素表面的π‑πstacking 作用接上阿霉素，得到基于荧光共振能量跃迁的双光子成像和靶向治疗肿瘤体系，产物记为CDot‑FA‑DOX；该CDot‑FA‑DOX是一种复合纳米材料。
【技术特征摘要】
1. 一种基于荧光共振能量转移的肿瘤成像和治疗靶向体系的构建方法，其特征在于具 体步骤为： 首先采用电化学剥离方法合成发光碳量子点，记为CDots，用浓硝酸处理碳点使其表面 带上羟基和羧基； 用EDC/NHS化学偶联方法在⑶ots接上末端带有氨基的聚乙二醇（PEG)，产物记为 CDot-PEG ; 通过EDC/NHS化学偶联方法，再接上肿瘤靶向药物叶酸（FA)，产物记为⑶ot-PEG-FA); 通过碳点和抗肿瘤药物阿霉素表面的ηstacking作用接上阿霉素，得到基于荧光 共振能量跃迁的双光子成像和靶向治疗肿瘤体系，产物记为⑶〇t-FA-D0X ;该⑶ot-FA-DOX 是一种复合纳米材料。2. 根据权利要求1所述的基于荧光共振能量转移的肿瘤成像和治疗靶向体系的构建 方法，其特征在于具体操作流程如下： (1) 首先，配制1.0-3.0 mg/ml (Dots和10-20 mg/ml带有六个氨基的聚乙二醇5000， 搅拌 5-15 min,然后加入 5-10 mM NHS...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑耿锋，唐静，孔彪，王永成，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：上海;31
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