一种基于荧光淬灭效应实现复合探针光声信号增强的方法技术

本发明专利技术公开一种基于荧光淬灭效应实现复合探针光声信号增强的方法，属于无损测试测量技术领域。本发明专利技术的方法从光声信号产生的机理出发，提出了通过焠灭复合探针的荧光可以实现光声信号增强的方法。据此，构建了复合探针并实现了复合探针光声信号的增强。该探针由氧化石墨烯和荧光染料构成。氧化石墨烯作为基底材料既可用于负载染料，又可以通过荧光能量共振转移效应焠灭负载在其表面的染料的荧光。实验结果显示，在相同条件下，新构建的复合探针产生的光声信号高于单独氧化石墨烯和单独染料产生的光声信号之和，现实了复合探针光声信号的增强。基于荧光淬灭效应提高无辐射跃迁几率将为发展高效的光声探针提供一种有效的方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于无损测试测量
，特别涉及。
技术介绍
无损光声成像技术结合了纯光学成像高选择特性和纯超声成像中深穿透特性的优点，克服了光散射限制，实现了对活体深层组织的高分辨、高对比度成像。该成像技术对内源物质例如脱氧血红蛋白、含氧血红蛋白、黑色素、脂质等进行成像，提供了活体生物组织结构和功能信息，已经在生物医学领域表现出巨大的应用前景。然而，很多与病理过程相关的特征分子的光吸收能力较弱，在活体环境中难以被光声成像系统所识别，从而限制了光声成像技术的应用范围。基于功能纳米探针的光声成像极大拓展光声成像的应用范围，可以在活体层面对病理过程进行分子水平的定性和定量研究，将为实现目标疾病的早期诊断提供强大的技术支持。为了容易地识别与病理相关的特征分子，光声成像急需在低能量激光照射下能产生高强度光声信号的探针。
技术实现思路
为了克服现有光声探针光-声转化效率低、稳定性不足的缺陷与不足，本专利技术的目的在于提供。本专利技术的目的通过下述技术方案实现:—种基于荧光淬灭效应实现复合探针光声信号增强的方法，包括如下步骤:通过荧光染料和氧化石墨烯之间的相互作用将荧光染料修饰到氧化石墨烯表面，获得复合探针，实现复合探针的光声信号增强。所述的荧光染料优选为罗丹明B、Cy5或Cy7，但不限于上述染料。所述的荧光染料与氧化石墨烯的质量比优选为(7?12):100o所述的荧光染料具有强吸收，强荧光和弱光声信号的性质；荧光染料通过π-π键负载在氧化石墨烯上，由于氧化石墨烯和染料之间发生了荧光能量共振转移效应，染料的荧光被悴灭，导致了光声信号的增强。本专利技术的光声信号增强过程的示意图如图1所示。本专利技术的原理是:光声信号的能量来源于非辐射能量。所以，复合探针光声信号的增强可以通过淬灭探针的荧光，增加探针非辐射能量跃迀几率或无辐射的量子产率的来实现。增加染料受激电子的非辐射跃迀几率是增强复合光声探针光声信号的一种有效的手段。在本专利技术中，我们提出了基于荧光淬灭效应实现复合探针光声信号增强的方法。该探针由氧化石墨烯和荧光染料构成。在此探针中，氧化石墨烯通过荧光能量共振效应悴灭负载在氧化石墨烯上的染料，从而实现光声信号的增强。在荧光能量共振转移效应中，供体分子被激发后，当受体分子与供体分子相距一定距离，且供体和受体的基态及第一电子激发态两者的振动能级间的能量差相互适应时(一般小于10nm)，处于激发态的供体将把一部分或全部能量转移给受体，使受体被激发，在整个能量转移过程中，不涉及光子的发射和重新吸收。如果受体荧光量子产率为零，则发生能量转移荧光熄灭。氧化石墨烯作为受体可以有效地淬灭邻近染料的荧光。负载在氧化石墨烯表面的染料分子可以选择性地吸收光能量，而氧化石墨烯则通过它和染料之间的荧光能量共振转移效应有效地淬灭染料的荧光，使得染料吸收的光能以热的形式释放出来，最终实现复合探针的光声信号增强。本专利技术相对于现有技术，具有如下的优点及效果:本专利技术的方法从光声信号产生的机理出发，提出了通过悴灭复合探针的荧光可以实现光声信号增强的方法。据此，我们构建了复合探针并实现了复合探针光声信号的增强。该探针由氧化石墨烯和荧光染料构成。氧化石墨烯作为基底材料既可用于负载染料(通过 键的相互作用)，又可以通过荧光能量共振转移效应悴灭负载在其表面的染料的荧光。实验结果显示，在相同条件下，新构建的复合探针产生的光声信号高于单独氧化石墨烯和单独染料产生的光声信号之和，现实了复合探针光声信号的增强。基于荧光淬灭效应提尚无福射跃迁几率将为发展尚效的光声探针提供一种有效的方法。图1是本专利技术所述的光声信号增强过程的示意图。图2是氧化石墨烯(GO)，GO-RhB和RhB，G0_Cy5和Cy5，G0_Cy7和Cy7的荧光光谱与光声信号强度；其中，图2A为G0、G0-RhB和RhB的荧光光谱图；图2B为G0、G0_Cy5和Cy5的荧光光谱图；图2C为G0、G0-Cy7和Cy7的荧光光谱图；图2D为在532nm处，RhB, G0和GO-RhB的光声信号强度；图2E为在675nm处，Cy5、G0和G0_Cy5的光声信号强度；图2F为在753nm处，Cy7、G0和0_Cy7的光声信号强度；图2D?F中的虚线表示单独氧化石墨烯与单独荧光染料(RhB，Cy5或Cy7)的光声信号之和。【具体实施方式】下面结合实施例及附图对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。所述的氧化石墨烯购自南京先丰纳米材料科技有限公司；所述的罗丹明B(RhB)购自美国Sigma公司；所述的Cy5和Cy7均购自Bridge b1technologyC0.Ltd (Beijing, China)。实施例1(1)通过染料(在本专利技术中以罗丹明B、Cy5、Cy7为例)和氧化石墨烯之间的π - π键的相互作用将染料修饰到氧化石墨烯表面。把罗丹明B(RhB)、Cy5、Cy7分别放到氧化石墨烯(G0)的PBS的溶液(所述的PBS的浓度为0.01M，pH = 7.4)中，搅拌两个小时，经过13000rpm离心十分钟，把游离的染料分子去除，分别形成三种复合纳米材料:G0_RhB，G0-Cy5,G0-Cy7o 最终在 lmL浓度为 224 μ g/mL 的 GO-RhB 溶液中包含了 200 μ g GO 和 24 μ gRhB ο 在 lmL 浓度为 217 μ g/mL 的 G0_Cy5 溶液中包含了 200 μ g GO 和 17 μ g Cy5。在 lmL浓度为214 μ g/mL的G0-Cy7溶液中包含了 200 μ g GO和14 μ g Cy7 ；(2)为了证明氧化石墨烯可以悴灭负载在其表面的染料的荧光，我们测量了染料和对应探针的荧光强度和荧光寿命。用LS-55荧光分光光度计(Perkin-Elmer，USA)研究G0、GO-RhB, G0-Cy5和G0_Cy7的荧光性质。在水溶液中，三种染料(RhB，Cy5，Cy7)均可以被激发而产生强烈的荧光(见图2A?C)。当染料负载到氧化石墨烯上，形成复合探针之后，染料的荧光强度急剧下降。说明氧化石墨烯可以淬灭负载在其表面的染料的荧光；(3)为了验证染料的荧光被悴灭后可以导致复合探针光声信号的增强，利用光声显微成像系统测量了 GO、RhB、Cy5、Cy7、GO-RhB、G0_Cy5和G0_Cy7的光声信号强度(见图2D?F)。在光声信号测量实验中，单独的氧化石墨烯和染料的质量浓度分别等于复合探针纳米粒子水溶液中所包含氧化石墨烯和染料的质量浓度。在相同的实验参数下，复合探针的光声信号强度高于单独的氧化石墨烯和染料的光声信号强度，甚至比单独氧化石墨烯和染料溶液产生的光声信号强度之和还高。复合探针溶液产生的光声信号强度分别比氧化石墨烯和各个染料(RhB，Cy5，Cy7)产生的光声信号强度之和高25.3%，24.3%和23.7%。染料荧光的悴灭使得吸收的光能量以无辐射跃迀退激发。原本以荧光形式释放的能量转化成了光声信号，从而实现了复合探针光声信号的增强。上述实施例为本专利技术较佳的实施方式，但本专利技术的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本专利技术的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本专利技术的保护范围之内。【主权项】1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于荧光淬灭效应实现复合探针光声信号增强的方法，其特征在于包括如下步骤：通过荧光染料和氧化石墨烯之间的相互作用将荧光染料修饰到氧化石墨烯表面，获得复合探针，实现复合探针的光声信号增强。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：覃欢，杨思华，邢达，
申请(专利权)人：华南师范大学，
类型：发明
国别省市：广东;44