肿瘤微酸-谷胱甘肽级联响应型超灵敏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基于肿瘤微酸和谷胱甘肽(GSH)级联响应型超灵敏纳米探针及其制备方法和应用，由微酸响应基质材料和GSH激活近红外花菁染料组成。本发明专利技术所述探针由于双标志物靶向从而具有很高的特异性，由于级联响应设计从而极大提高其检测灵敏度，相比较于传统纳米成像探针和小分子染料一方面可以减少成像假阳性信号，另一方面可以极大地降低生物组织背景信号，实现病灶组织高灵敏度、高特异性荧光成像，为肿瘤的精准诊断和实时检测提供方法。为肿瘤的精准诊断和实时检测提供方法。为肿瘤的精准诊断和实时检测提供方法。

【技术实现步骤摘要】
肿瘤微酸
‑
谷胱甘肽级联响应型超灵敏纳米探针及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于分子影像
，尤其涉及一种肿瘤微酸和谷胱甘肽(GSH)级联响应型超灵敏纳米探针及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]分子影像技术运用影像学手段显示组织水平、细胞和亚细胞水平的特定分子，反映活体状态下分子水平变化，实现在体生理、病理的实时、无创、动态成像，可用于研究活体疾病或肿瘤的发生、发展及转移等过程。近红外荧光成像由于具有无创、无辐射、快速成像、高灵敏等优点，在肿瘤诊断领域展现出巨大的潜力。
[0003]分子影像技术的核心是分子影像探针。然而目前的近红外荧光探针多为一直发光型(always
‑
ON)，探针进入体内后会随着血液循环遍布全身，产生较强的背景信号，不仅成像信噪比低，而且容易产生假阳性信号。而响应型(OFF
‑
ON)探针在正常组织和血液中不发光，只有在到达肿瘤部位时才被点亮，产生荧光信号，能显著地降低来自探针自身的背景信号，从而提高成像灵敏度和分辨率，减少假阳性信号的产生。因此，通过构建响应型近红外荧光成像探针，使其荧光信号能够被特定的肿瘤相关标志物激活，就可以实现目标组织的高灵敏、高特异性地可视化跟踪检测。然而大多数病理参数、生物靶标通常由多种类型的细胞共享，这些标志物不仅在病灶组织过表达，在正常细胞及血液中也有表达。目前的单靶标激活探针在复杂的生理病理环境下，可能会存在非特异性激活的问题，导致成像呈现假阳性信号。
[0004]由于以上这些原因，开发多靶标协同激活的成像探针可以有效避免非特异性激活产生的假阳性信号。构建满足肿瘤检测所需求的高特异成像探针，既是目前临床的迫切需求，也是生物医学领域的研究热点。

技术实现思路

[0005]为改善上述技术问题，本专利技术提供一种纳米探针，包括微酸响应基质和GSH激活近红外花菁染料；
[0006]根据本专利技术的实施方案，所述GSH激活近红外花菁染料为Cy7SS(Heptamethine cyanine dyes
‑
disulfide，七甲川花菁染料
‑
二硫化合物)，所述Cy7SS具有通式Cy7SS
‑
I或Cy7SS
‑
II所示的结构：
[0007][0008]其中：X为C(CH3)2、NCH3、O、S、Se中的一种；Y为卤素离子、PF
6－
或TsO
－
中的一种；R1为C1‑6烷基、CH2C6H5、(CH2)
n
COOH和(CH2)
n
COO
‑
中的一种，n为2～6的整数；R2为H、SO3R3、OH或卤素中的一种；R3为NH(CH2)2SS(CH2)2NH2、NH(CH2)2SeSe(CH2)2NH2或NH(CH2)2SSC5H4N。
[0009]根据本专利技术的实施方案，所述X优选为C(CH3)2；所述Y优选为I
‑
；所述R1优选为C2H5；所述R2优选为H；所述R3优选为NH(CH2)2SS(CH2)2NH2。
[0010]根据本专利技术的实施方案，所述Cy7SS的结构如下所示：
[0011][0012]根据本专利技术的实施方案，所述微酸响应基质为磷酸钙(简写为CaP)；在一些实施方案中，所述磷酸钙为无定型形式；优选的，所述无定型为Ca3(PO4)2·
xH2O，x为0、1、2、3、4或5。
[0013]根据本专利技术的实施方案，所述磷酸钙可以通过如下反应得到：通过使用聚丙烯酸和钙盐在异丙醇中自组装后在磷酸盐的作用下矿化沉积形成；所述钙盐可以为氢氧化钙；所述磷酸盐可以为磷酸氢二铵。其中，聚丙烯酸的羧基能够与钙盐中的钙离子配位，进一步在磷酸盐的作用下矿化沉积形成所述磷酸钙。
[0014]根据本专利技术的实施方案，所述GSH激活近红外花菁染料包覆于所述微酸响应基质。
[0015]根据本专利技术的实施方案，所述微酸响应基质具有匹配肿瘤微酸环境的超灵敏响应范围，响应的pH的范围为7.2～6.5，例如响应的pH的范围为7.05～6.75；ΔpH可以小于0.3，例如为0.2；响应的pH示例性为7.0、6.9、6.8、6.5、6.25。
[0016]本专利技术还提供所述纳米探针(Cy7SS@CaP)的制备方法，包括如下步骤：
[0017](1)GSH激活近红外花菁染料Cy7SS
‑
I或Cy7SS
‑
II的制备：化合物Cy7SS
‑
Ia与R3H反应得到Cy7SS
‑
I；或者，化合物Cy7SS
‑
IIa与R3H反应得到Cy7SS
‑
II；
[0018][0019][0020](2)将步骤(1)得到的Cy7SS
‑
I或Cy7SS
‑
II通过组装包覆于微酸响应基质中合成Cy7SS@CaP纳米成像探针；
[0021]其中，X、Y、R1、R2、R3、微酸响应基质具有上文所述的定义；X1选自Cl、Br或I，优选为Cl；
[0022]根据本专利技术的实施方案，步骤(1)中，R3H中裸露的氨基与Cy7SS
‑
Ia或Cy7SS
‑
IIa中位X1发生取代反应；
[0023]根据本专利技术的实施方案，步骤(1)中，所述R3H例如为NH2(CH2)2SS(CH2)2NH2、NH2(CH2)2SeSe(CH2)2NH2或NH2(CH2)2SSC5H4N；
[0024]根据本专利技术的实施方案，步骤(1)中，所述反应可以在有机溶剂存在下进行，所述溶剂为N,N
‑
二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基亚砜(DMSO)、乙腈(MeCN)、二氯甲烷(DCM)、氯仿中的至少一种，优选为DMF；
[0025]根据本专利技术的实施方案，步骤(1)中，所述反应可以在催化剂作用下进行，所述催化剂可以为有机碱或无机碱，例如为三乙胺、二异丙基乙胺(DIPEA)、吡啶、哌啶、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠，优选三乙胺；
[0026]根据本专利技术的实施方案，步骤(1)中，所述反应的温度为25
‑
45℃，示例性为40℃；所述反应的时间为12
‑
36h，例如为24h。
[0027]根据本专利技术的实施方案，步骤(2)中，所述组装包覆的方法为：将聚丙烯酸钙、Cy7SS和磷酸氢二铵在溶剂中混合得到所述纳米探针；
[0028]根据本专利技术的实施方案，所述溶剂可以为水和有机溶剂的混合溶剂，所述有机溶剂可以为甲醇、乙醇、异丙醇中的至少一种；
[0029]根据本专利技术的实施方案，步骤(2)中，所述组装包覆的方法为：将20％聚丙烯酸溶于去离子水中，加入氢氧化钙，搅拌溶解，将Cy7SS溶于DMSO滴入上述反应液中，再加入异丙醇和磷酸氢二铵，搅拌8
‑
24h，得到所述纳米探针。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纳米探针，包括微酸响应基质和GSH激活近红外花菁染料；所述GSH激活近红外花菁染料为Cy7SS，所述Cy7SS具有通式Cy7SS
‑
I或Cy7SS
‑
II所示的结构：其中：X为C(CH3)2、NCH3、O、S、Se中的一种；Y为卤素离子、PF
6－
或TsO
－
中的一种；R1为C1‑6烷基、CH2C6H5、(CH2)
n
COOH和(CH2)
n
COO
‑
中的一种，n为2～6的整数；R2为H、SO3R3、OH或卤素中的一种；R3为NH(CH2)2SS(CH2)2NH2、NH(CH2)2SeSe(CH2)2NH2或NH(CH2)2SSC5H4N；所述微酸响应基质为磷酸钙；所述GSH激活近红外花菁染料包覆于所述微酸响应基质。2.根据权利要求1所述的纳米探针，其特征在于，所述X为C(CH3)2；所述Y为I
‑
；所述R1为C2H5；所述R2为H；所述R3为NH(CH2)2SS(CH2)2NH2。3.根据权利要求1或2所述的纳米探针，其特征在于，所述微酸响应基质具有匹配肿瘤微酸环境的超灵敏响应范围，响应的pH的范围为7.2～6.5，例如响应的pH的范围为7.05～6.75。4.权利要求1
‑
3任一项所述纳米探针的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)GSH激活近红外花菁染料Cy7SS
‑
I或Cy7SS
‑
II的制备：化合物Cy7SS
‑
Ia与R3H反应得到Cy7SS
‑
I；或者，化合物Cy7SS
‑
IIa与R3H反应得到Cy7SS
‑
II；
(2)将步骤(1)得到的Cy7SS
‑
I或Cy7SS
‑
II通过组装包覆于微酸响应基质中合成Cy7SS@CaP纳米成像探针；其中，X、Y、R1、R2、R3、微酸响应基质具有权利要求1
‑
3任一项所述的定义；X1选自Cl、Br或I。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：王忠良，冯艳斌，张瑞丽，贾茜，闫浩浩，白明利，乔晁强，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：