一种肿瘤微环境响应型OFF-ON上转换荧光探针及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种肿瘤微环境响应型OFF

【技术实现步骤摘要】
ON上转换荧光探针UCSMs及其制备方法和应用。
[0006]为解决上述问题，本专利技术的技术方案如下：一种肿瘤微环境响应型OFF-ON上转换荧光探针，稀土离子共掺杂的上转换荧光纳米颗粒外包裹一层实心氧化硅，其表面生长有二维MnO2纳米片层。
[0007]进一步的，所述的稀土离子共掺杂的上转换荧光纳米颗粒的化学成分为NaYF4:Yb/Er/Tm。
[0008]进一步的，所述的稀土离子共掺杂的上转换荧光纳米颗粒可以在980 nm近红外光激发下发出红光、绿光和约800 nm的近红外光。
[0009]本专利技术还公开了一种肿瘤微环境响应型OFF-ON上转换荧光探针的方法，包括以下步骤：S1、UCNPs的制备：高温热解法制备稀土离子共掺杂的上转换荧光纳米颗粒NaYF4:Yb/Er/Tm；S2、UCSs的制备：利用反相微乳液方法对所制备的UCNPs进行实心氧化硅的包裹；S3、UCSMs的制备：通过湿化学法，在UCSs表面生长二维MnO2纳米片层。
[0010]进一步的，所述步骤S1中，按照各种稀土离子掺杂的比例，称取所用的稀土离子前驱体，然后在惰性气体保护气的气氛下，将稀土离子前驱体与油酸和十八烯搅拌加热除水后，加入氢氧化钠和氟化铵的甲醇溶液搅拌，升温除去甲醇，随后再升温，进行高温热解反应，然后冷却至室温之后离心收集样品。
[0011]进一步的，高温热解法所用稀土离子前驱体均为氯化物；加入氢氧化钠和氟化铵的甲醇溶液后搅拌至少2小时，使得油酸前驱体与氢氧化钠和氟化铵充分混合；惰性气体为氩气；升温除甲醇的时间为0.5～2小时；高温热解反应温度为280~290度；高温热解反应时间为1.5 h。
[0012]进一步的，所述步骤S2中，在表面活性剂、催化剂作用下，使用注射泵匀速将硅源TEOS加入到内核UCNPs的环己烷溶液体系中，反应后收集样品。
[0013]进一步的，所述表面活性剂为CO-520，所述催化剂为氨水，反应36 h后，滴加甲醇破坏反相微乳液体系，随后离心收集样品。
[0014]进一步的，所述步骤S3中，将UCSs的去离子水溶液、MES的去离子水溶液以及KMnO4的去离子水溶液，依次加入到反应容器中；然后，室温超声反应，即可得到负载UCSs的二维MnO2纳米片层材料UCSMs。
[0015]一种肿瘤微环境响应型OFF-ON上转换荧光探针在肿瘤的荧光成像中的应用，该新型荧光探针UCSMs注射入肿瘤后，MnO2可以与肿瘤内酸性H2O2充分反应，被分解还原成无色Mn2+，恢复并增强UCSMs的发光信号，实现肿瘤的高灵敏上转换荧光成像。
[0016]本专利技术将氧化硅包裹的上转换荧光探针UCSs与MnO2纳米片层复合于同一个结构体系中，制备了一种肿瘤微环境响应型OFF-ON上转换荧光探针UCSMs。这种新型探针可以特异性响应富含酸性H2O2的肿瘤微环境，分解MnO2，消除MnO2对UCSs内核的荧光淬灭作用，从而恢复并增强UCSs的上转换荧光，可以用于恶性肿瘤的精准荧光成像。此外，这种新型探针
在分解MnO2的过程中还可以生成O2，有望用于氧增强型光动力学治疗和放疗，从而为恶性肿瘤的精确诊断与高效治疗提供更好、更有效的方案。
附图说明
[0017]图1为肿瘤微环境响应型OFF-ON上转换荧光探针UCSMs的合成流程图。
[0018]图2为肿瘤微环境响应型OFF-ON上转换荧光探针UCSMs的合成示意图以及合成过程中每一步反应产物的TEM照片，其中，（a）肿瘤微环境响应型OFF-ON上转换荧光探针UCSMs的合成示意图，（b-d）UCSMs合成过程中产物的TEM照片：（b）UCNPs，（c）UCSs，（d）UCSMs。
[0019]图3为该新型荧光探针UCSMs与酸性H2O2反应后的紫外-可见吸收光谱和上转换荧光发射光谱，其中，（a）UCSMs分解后UCSs的荧光由“OFF”变成“ON”的示意图，（b，c）UCSMs与H2O2在酸性溶液（pH = 5.5）中反应后的（b）紫外-可见吸光强度和（c）上转换发光强度。
[0020]图4为该新型荧光探针UCSMs在细胞水平的生物安全性评价，显示了4T1细胞与不同浓度的UCSMs共培养24 h后的存活率。
[0021]图5为该新型荧光探针UCSMs与4T1细胞共培养后的荧光成像图，其分别为乏氧4T1细胞与UCSMs分别共培养（a）1 h、（b）8 h、（c）12 h后的共聚焦荧光图，细胞核被DAPI染色后发蓝光，UCSMs的内核UCNPs在近红外光的激发下发黄光（绿光和红光的叠加）。
[0022]图6为该新型荧光探针UCSMs注射入4T1肿瘤1 h和12 h后的肿瘤区的上转换发光成像图：（a）数码照片，（b）上转换发光图，（c）明场像图，（d）叠加图。
具体实施方式
[0023]下面将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。
[0024]上转换荧光纳米颗粒UCNPs的制备:图1显示了制备的流程示意图，具体的步骤如下：采用高温热分解工艺，制备2 mmol NaYF4: Yb(18%)/Er(2%)/Tm(1%)纳米晶。
[0025]首先，分别称取1.58 mmol (479.31 mg) YCl3·
H2O、0.36 mmol (139.50 mg) YbCl3·
6H2O、0.04 mmol (15.27 mg) ErCl3·
6H2O、0.02 mmol (5.51 mg) TmCl3粉末，用4 mL去离子水溶解，转入100 mL三口烧瓶中。向三口瓶中加入15 mL油酸和30 mL十八烯，混合均匀后，室温下搅拌1 h。然后，开始通5 min氩气，除去瓶中的空气，体系开始进行缓慢的除水过程。先升温到80℃，保持1 h或者更长时间（将自由水除尽）；随后升到120℃，保持1 h；再升到156℃左右，保持1 h。最后，获得黄色澄清液，停止加热，让体系自然降至室温。分别称取200 mg NaOH，296.3 mg NH4F，用10 mL甲醇溶解，超声加速分散。然后加入体系中，室温下搅拌2 h，促进离子之间的交换和前驱体的形成。期间将氩气撤去，塞住三口瓶。随后，体系开始进入缓慢的除甲醇环节。先通5min氩气，然后升温到50℃，保持1 h；随后升温到100～120℃，保持1 h，直到体系中看不见白色气泡为止。甲醇除完之后，将冷凝管接好，然后开始升温，将最后的温度稳定在280~290℃并保持1.5 h，然后，自然降至室温。
[0026]最后是产物清洗过程。首先，向体系中加入20 mL酒精，搅拌30 min。然后，分装到
两个50 mL的离心管中，用11000 r/min离心10 min；收集到略带黄色的产物。随后，各加入5～10 mL环己烷，小心摇晃并超声，可以发现产物迅速溶解，然后本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种肿瘤微环境响应型OFF-ON上转换荧光探针，其特征在于：稀土离子共掺杂的上转换荧光纳米颗粒外包裹一层实心氧化硅，其表面生长有二维MnO2纳米片层。2.根据权利要求项1所述的一种肿瘤微环境响应型OFF-ON上转换荧光探针，其特征在于：所述的稀土离子共掺杂的上转换荧光纳米颗粒的化学成分为NaYF4:Yb/Er/Tm。3.根据权利要求项1所述的一种肿瘤微环境响应型OFF-ON上转换荧光探针，其特征在于：所述的稀土离子共掺杂的上转换荧光纳米颗粒可以在980 nm近红外光激发下发出红光、绿光和约800 nm的近红外光。4.一种制备权利要求1-3任一项所述的肿瘤微环境响应型OFF-ON上转换荧光探针的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、UCNPs的制备：高温热解法制备稀土离子共掺杂的上转换荧光纳米颗粒NaYF4:Yb/Er/Tm；S2、UCSs的制备：利用反相微乳液方法对所制备的UCNPs进行实心氧化硅的包裹；S3、UCSMs的制备：通过湿化学法，在UCSs表面生长二维MnO2纳米片层。5.根据权利要求4所述的一种肿瘤微环境响应型OFF-ON上转换荧光探针的方法，其特征在于：所述步骤S1中，按照各种稀土离子掺杂的比例，称取所用的稀土离子前驱体，然后在惰性气体保护气的气氛下，将稀土离子前驱体与油酸和十八烯搅拌加热除水后，加入氢氧化钠和氟化铵的甲醇溶液搅拌，升温除去甲醇，随后再升温，进行高温热解反应...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡惠明，李长流，倪轲娜，卢露，
申请(专利权)人：南京诺源医疗器械有限公司，
类型：发明
国别省市：