一种氧气纳米探针及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种氧气纳米探针及其制备方法与应用，该氧气纳米探针包含如下质量百分含量的组分：0.4％的发光体和99.6％的连接材料。该氧气纳米探针可以用于发光寿命成像检测中，与现有技术相比，本发明专利技术取得的有益效果为：(1)与稳态的荧光强度不同，荧光寿命是一种内在的分子属性，其是绝对的，仅仅与荧光团所处的微环境有关。发光寿命不受影响强度信号的因素的影响，即使激光强度、组织的厚度或检测器增益发生改变，所记录的荧光寿命却不会发生变化。(2)氧气纳米探针的发光寿命不随其浓度的差异而发生变化，其仅和氧气浓度有关。(3)利用氧气纳米探针的发光寿命可以定量的检测样品中的氧气浓度。

An oxygen nanoprobe and its preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
一种氧气纳米探针及其制备方法与应用
本专利技术涉及光学成像应用
，更具体的说是涉及一种氧气纳米探针及其制备方法与应用。
技术介绍
氧气在生物中起着至关重要的作用，细胞内氧浓度受到微循环系统的严格调控。体内氧稳态的紊乱通常会导致诸如心血管疾病和中风之类的严重疾病。因此，研究者们一直致力于开发各种各样的技术，用来检测细胞内和组织中的氧气水平。目前常用的方法包括正电子发射断层扫描(PET)成像，血氧水平依赖性磁共振成像(BOLD-MRI)，光学方法和常规的氧电极方法。然而，氧电极方法是侵入性的，单点测量并且消耗氧气的。基于BOLD-MRI的测量仅仅只能提供血液中的氧合血红蛋白(oxyHb)和脱氧血红蛋白(deoxyHb)的变化信息，并不能直接提供组织中氧气的真实含量。此外，PET成像需要用到放射性的元素，其会对机体正常的部位造成放射性损伤。光学成像技术具有高灵敏度和高时空分辨率的特点，目前利用光学成像技术测量氧气含量主要集中在发光强度成像的方法上。然而，基于发光强度的成像方法易受荧光团浓度，组织穿透深度，激光功率密度，探测器增益等的影响。因此，基于强度的成像方法只能定性的检测氧气含量，其并不能定量直观的检测氧气的真实水平。因此，提供一种检测结果准确、易于操作的氧气含量测量方法是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种氧气纳米探针及其制备方法与应用。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种氧气纳米探针，包含如下质量百分含量的组分：0.4％的发光体和99.6％的连接材料；所述发光体为有机染料、金属配合物或量子点中任意一种。优选的，所述有机染料为多环芳烃、吖啶黄或四碘荧光素。优选的，所述金属配合物为钯配合物、铂配合物、钌配合物、铱配合物或铑配合物。优选的，所述量子点为CdTe量子点、ZnS:Cu量子点或石墨烯量子点。优选的，所述连接材料为卵磷脂、聚乙二醇、白蛋白或抗体。一种氧气纳米探针的制备方法，包括如下步骤：(1)将所述发光体配制成质量浓度为2mM的发光体储备溶液；(2)将连接材料溶于有机溶剂中配制成质量浓度5mg/ml的连接材料溶液；所述有机溶剂为氯仿、四氢呋喃、乙醇、甲醇、二氯甲烷或甲苯。(3)将发光体储备溶液加入到连接材料溶液中，二者体积比为1:100，并通过超声波震荡混合，得混合液；(4)移取混合液加入纯水中，混合液与纯水的体积比为1:1，在室温下搅拌5分钟后，去除有机溶剂，之后通过孔径为0.13μm的水相过滤器过滤得氧气纳米探针，置于4℃条件下保存备用。氧气纳米探针在发光寿命成像检测中的应用。作为发光的另一个表征参数，和传统的发光强度成像相比，发光寿命成像具有如下两个主要优点。其一，生物背景发光寿命与发光指示剂的寿命往往是不同的，这样就可以很方便的利用寿命衰减信号将生物背景区分开来。其二，发光寿命成像不依赖于由于照射不均匀造成的强度变化，其也不依赖于指示剂的浓度、组织的穿透深度和检测器的增益，其只和氧气的浓度有关。优选的，可用于肝脏氧气的定量检测。优选的，检测系统包括激发光源，滤光片，波形发生器，检测器和计算机，检测步骤如下：(1)将不同浓度的氧气通过气体流量计通入到氧气纳米探针水溶液中，用激发光源激发，并用检测器收集氧气纳米探针的发光强度衰减信号，之后利用计算机计算出发光寿命值，从而得到不同氧气浓度的氧气纳米探针的发光寿命工作曲线；(2)利用步骤(1)方法得到待检测样品的发光寿命值；(3)将步骤(2)得到的发光寿命值代入发光寿命工作曲线中，从而得到待测样品中的氧气含量。优选的，所用的激发光源为激光、氙灯或LED灯；所述的检测器为电子倍增CCD、InGaAs相机或像增强型CCD。经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术取得的有益效果为：(1)与稳态的荧光强度不同，荧光寿命是一种内在的分子属性，其是绝对的，仅仅与荧光团所处的微环境有关。发光寿命不受影响强度信号的因素的影响，即使激光强度、组织的厚度或检测器增益发生改变，所记录的荧光寿命却不会发生变化。(2)氧气纳米探针的发光寿命不随其浓度的差异而发生变化，其仅和氧气浓度有关。(3)利用氧气纳米探针的发光寿命可以定量的检测样品中的氧气浓度。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1附图是本专利技术实施例2制备的氧气纳米探针的电镜图；图2附图为本专利技术实施例2中所制备的氧气纳米探针发光寿命成像随氧气浓度的变化图；图3附图为本专利技术实施例2中制备的氧气纳米探针的不同氧气浓度的发光寿命工作曲线；图4附图为本专利技术实施例3中利用发光寿命成像检测肝脏急性乏氧，其中a为肝脏缺血再灌注模型的示意图；b为在缺血-再灌注期间小鼠肝脏的发光寿命成像图；c为在缺血-再灌注期间小鼠肝脏的发光寿命直方图；d为在缺血-再灌注期间小鼠肝脏的氧气浓度直方图；图5附图是本专利技术实施例4中利用发光寿命成像检测皮下肿瘤乏氧，其中a为接种皮下肿瘤小鼠的肿瘤区域和肝脏区域寿命成像图；b为接种皮下肿瘤小鼠的肿瘤区域和肝脏区域的发光强度直方图；c为接种皮下肿瘤小鼠的肿瘤区域和肝脏区域的发光寿命直方图；d为接种皮下肿瘤小鼠的肿瘤区域和肝脏区域的氧气浓度直方图；图6附图是本专利技术实施例5中利用发光寿命成像检测肝脏原位肿瘤乏氧；其中a为接种原位肝脏肿瘤小鼠的超声成像图；b为接种原位肝脏肿瘤小鼠的发光寿命成像图；c为接种原位肝脏肿瘤小鼠的发光强度直方图；d为接种原位肝脏肿瘤小鼠的发光寿命直方图；e为接种原位肝脏肿瘤小鼠的氧气浓度直方图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1量子点氧气纳米探针的制备(1)将ZnS:Cu量子点分散在1mL氯仿中制备2mM的量子点储备溶液；(2)将10mg卵磷脂溶于2mL的氯仿中用以制备卵磷脂溶液；(3)将20μL量子点储备溶液加入到2mL上述卵磷脂溶液中并通过超声波震荡混合，得混合液；(4)移取混合液并快速加入2mL搅拌的纯水中，在室温下搅拌5分钟后，通过旋转蒸发仪旋蒸出有机溶剂，并通过孔径为0.13μm的水相过滤器过滤。将获得的氧气纳米探针溶液储存在4℃冰箱中以备下次使用。所获得的氧气纳米探针经透射电镜表征为85±4nm。实施例2基于氧气纳本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氧气纳米探针，其特征在于，包含如下质量百分含量的组分：0.4％的发光体和99.6％的连接材料；/n所述发光体为有机染料、金属配合物或量子点中任意一种。/n

【技术特征摘要】
1.一种氧气纳米探针，其特征在于，包含如下质量百分含量的组分：0.4％的发光体和99.6％的连接材料；
所述发光体为有机染料、金属配合物或量子点中任意一种。


2.如权利要求1所述的一种氧气纳米探针，其特征在于，所述有机染料为多环芳烃、吖啶黄或四碘荧光素。


3.如权利要求1所述的一种氧气纳米探针，其特征在于，所述金属配合物为钯配合物、铂配合物、钌配合物、铱配合物或铑配合物。


4.如权利要求1所述的一种氧气纳米探针，其特征在于，所述量子点为CdTe量子点、ZnS:Cu量子点或石墨烯量子点。


5.如权利要求1所述的一种氧气纳米探针，其特征在于，所述连接材料为卵磷脂、聚乙二醇、白蛋白或抗体。


6.如权利要求1-5任一所述的一种氧气纳米探针的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将所述发光体配制成质量浓度为2mM的发光体储备溶液；
(2)将连接材料溶于有机溶剂中配制成质量浓度5mg/ml的连接材料溶液；
(3)将发光体储备溶液加入到连接材料溶液中，二者体积比为1:100，并通过超声波震荡混合，得混合液；
(4)移取混合液加入纯水中，混合液与纯水的体...

【专利技术属性】
技术研发人员：李富友，刘亚伟，顾昱飏，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：上海;31