具有荧光性的磁性纳米颗粒及其制备方法和应用技术

公开了一种具有荧光性的磁性纳米颗粒（ＭＮＰｓ）及其制备方法和应用。本发明专利技术的磁性纳米颗粒既具有光学性能也具有磁性能，因此能够广泛地应用于生物领域。通过使用亲水性的材料对磁性纳米颗粒的二氧化硅表面进处理，能够将多种化学官能团引入至纳米尺寸的材料中。另外，通过使用这种被化学修饰的纳米尺寸的材料，能够提高或降低磁性纳米颗粒向细胞中的渗透性能，并且能够提高只作用于预期的特定细胞的选择性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种具有荧光性的磁性纳米颗粒(MNPs)及其制备方法和应用。
技术介绍
磁性材料在包括医学诊断和生物传感器在内的常规的生物学应用中十 分重要。因此，目前，大量的调査和研究均集中于使用纳米颗粒的细胞染色(生物成像)、细胞的分离、体内药物的传递、和体内基因送递。特别地， 在生物领域利用纳米颗粒的方法受到了极大的关注，开始于使用发光量子点 纳米颗粒通过量子点的细胞内的吸收来进行量子点的荧光的外部检测的研 究(见授予Barbera-Guillem Emilio的名称为"Lipophilic, Functional ized Nanocrystals and Their Use for Fluorescence Labeling of Membranes"的US 6194213 ，以及授予Bawendi Moungi G.、 Mikulec Frederic V.禾口 Sundar Vikram C的名称为"Biological applications of quantum dots"的US 6306610)。然而，由于大多数包括量子点的纳米颗粒是由重金属如铬(Cd)、锌(Zn)、 钴(Co)等组成的，为了增强它在生物领域的适应性，合成的纳米颗粒的表面 应该具有生物相容性。因此，积极地展开了对纳米颗粒进行表面处理的各种 尝试，例如，通过在合成的纳米颗粒的表面引入已知对活体组织无毒副作用 的无机或有机化合物如二氧化硅(Si02)或聚乙二醇(PEG)，从而提高了纳米颗 粒的亲水性并延长了该纳米颗粒在体内的循环时间(Shuming Nie et al., In vivo Cancer Targeting And Imaging With Semiconductor Quantum Dots Nat. Biotechnol., 2004 (22)， 969)。然而，这种常规的量子点的合成方法涉及复杂且苛刻的合成条件，并且在进行表面处理后，存在总产率较低的问题。近年来，对癌细胞的识别的研究进行了尝试，通过在量子点表面引入抗 体以在其上结合特定的癌细胞，从而对癌细胞进行识别。对量子点的发光进 行检测和定位的方法是研究难点之一并且对体外研究来说是十分重要的，但 在体内研究中具有局限性。这是由于深层浓厚的生物组织的屏蔽，因此对量子点的发光进行检测存在困难(Mark Stroh et al.， "Zooming In and Out With Quantum Dots", Nat. Biotechnol.， 2004 (22)， 959)。作为克服上述问题的另一种途径，进行了关于磁性纳米颗粒的研究。这 是由于在体内引入磁性纳米颗粒能够很方便地通过施加外部强磁场如核磁 共振成像(MRI)来对磁性材料的磁性能进行检测(见授予Gref Ruxandm等的 名称为"Biodegradable Injectable Particles for Imaging"的US 5565215)。因此，最近为了克服与量子点在生物领域的利用相关的问题，国内外的 调查和研究团体和机构已经付出了大量的努力，例如，通过合成具有磁性能 的纳米颗粒以及在其上引入二氧化硅外壳，从而使其适合用于生物领域。不 幸的是，与纳米颗粒的表面处理相反，这种利用外部强磁场的方法不易适用 于体外研究，如细胞研究。在利用磁性能的另一个传统领域中，使用了将粒径为300nm至几微米 的聚合物凝聚物与若干磁性纳米颗粒结合的材料(以搅炼的形式)。在上述 经过处理的材料表面引入特定的化合物如万古霉素后，可以通过施加外部磁 场对特定的细菌进行识别和分离。然而，有机聚合物在体内具有毒性，并且 由于其合成的材料的尺寸过大，因而也不适合用于血管内的循环。另外，为了得到预期的表面处理水平，具有有机聚合物外壳的这种材料 必须经过非常复杂的合成过程，因此它的应用具有很大的局限性。也就是说， 该合成材料的尺寸和表面可处理性对确保潜在的应用如体内的药物输送和 基因送递而言是十分重要的因素。
技术实现思路
因此，着眼于上述问题而提出了本专利技术，本专利技术的一个目的是为了提供 一种具有荧光性的磁性纳米颗粒。本专利技术的另一个目的是为了提供一种磁性纳米颗粒以及含有该颗粒的基因送递系统(gene delivery system),其中，具有荧光性的磁性纳米颗粒与 带负电荷的基因或核酸分子相结合。本专利技术的又一个目的是为了提供一种磁性纳米颗粒以及含有该颗粒的 基因送递系统，其中，具有荧光性的磁性纳米颗粒与带负电荷的核酸分子相 ^口 a o本专利技术的再一个目的是为了提供一种磁性纳米颗粒以及含有该颗粒的 细胞染色试剂，其中，具有荧光性的磁性纳米颗粒与抗体相结合。 本专利技术的另一个目的是为了提供一种上述磁性纳米颗粒的制备方法。 也就是说，由于对能够解决上述问题的并且能够在体内和体外应用的磁 性纳米颗粒进行大量广泛而深入的研究和实验，本专利技术的专利技术人成功地合成并发表了具有生物相容性的含有被聚乙二醇(PEG)修饰的二氧化硅外壳的磁 性纟内米颗粒(Tae-Jong Yoon et al., "Multifunctional Nanoparticles Possessing a Magnetic Motor Effect for Drug or Gene Delivery", Angew. Chem. In. Ed. 2005 (44)， 1068-1071)。然而，由于聚乙二醇不带有电荷，因此很难与带电荷的生 物分子如DNA分子相结合。为了克服该问题，本专利技术的专利技术人专利技术了一种用带电荷的材料对磁性纳 米颗粒的表面进行修饰的方法，该颗粒含有有机荧光材料并包覆有二氧化硅 外壳。结果，我们合成了一种磁性纳米颗粒，该颗粒包覆有含有有机荧光材 料的二氧化硅外壳并被带电荷的材料进行了表面修饰；并且我们还证实了， 在细胞中引入该磁性纳米颗粒后，通过施加外部磁场能够对引入的纳米颗粒 进行定位和控制，并且还能够通过简单方便的荧光检测在体内或体外研究中有效地使用该颗粒。基于这些发现完成了本专利技术。根据本专利技术的一个方面，本专利技术的上述和其它目的可以通过提供具有含 有磁性材料的核和表面修饰的二氧化硅外壳的磁性纳米颗粒来实现，所述外壳含有有机荧光材料并包覆在所述核上，该纳米颗粒的尺寸小于lOOnm并且 是水溶性的。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种磁性纳米颗粒以及含有该颗粒的 基因送递系统，其中，该磁性纳米颗粒与带负电荷的基因或核酸分子相结合。根据本专利技术的又一个方面，提供了一种磁性纳米颗粒以及含有该颗粒的 基因送递系统，其中，具有荧光性的磁性纳米颗粒与带负电荷的核酸分子相5口 口 o根据本专利技术的再一个方面，提供了一种磁性纳米颗粒以及含有该颗粒的 细胞染色试剂，其中，具有荧光性的磁性纳米颗粒与抗体相结合。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种制备上述磁性纳米颗粒的方法。 本专利技术的磁性纳米颗粒具有可视性能和磁性能，能够适用于生物领域。 通过该纳米颗粒的高度的亲水性能和简单的化学表面处理技术，能够使用多 种化合物将化学官能团引入至纳米尺寸的材料中。使用这种化学修饰的纳米 尺寸的材料能够提高或降低磁性纳米颗粒向细胞中的渗透性能。此外，使用带有正电荷的纳米尺寸的材料，通本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁性纳米颗粒，该纳米颗粒包括核和包覆在该核上的表面修饰的二氧化硅外壳，该核含有磁性材料，该外壳含有有机荧光材料，其中，该纳米颗粒的尺寸小于１００ｎｍ，并且是水溶性的。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：李振奎，赵明行，朴承范，尹态钟，金俊成，金炳杰，柳敬楠，
申请(专利权)人：比特里斯株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]