CN105363043A - 一种rgd标记的荧光金纳米簇的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种RGD标记的荧光金纳米簇的制备方法,所述的方法为:用BSA法制备粒径小于2nm的金纳米粒子;将制备好的金纳米簇与带有氨基的RGD进行酰胺化反应,得到RGD标记的荧光金纳米簇。本发明得到的金纳米团簇(Au?Nanoclusters,AuNCs)是一种新型贵金属荧光纳米材料,具有以下特性:制备条件、步骤简单,在可见光源下呈近红外光发射,粒径小,单分散性和稳定性好,毒副作用小,安全性高,荧光性能稳定,CT成像造影分辨率高。αvβ3整合素在大多数正常组织和成熟血管内皮细胞中仅有少量的表达,但是在多种癌细胞和新生血管内皮细胞中过度表达,其配体称为RGD多肽序列。本发明选用RGD作为靶向分子,将AuNCs与RGD多肽序列偶联,制备了一种RGD标记的荧光金纳米簇RGD-AuNCs@BSA。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于荧光/CT双模成像并能够靶向肿瘤细胞的纳米制剂的制备方法,进一步涉及这类复合型多功能纳米粒子作为荧光探针及CT成像造影剂在生物医学领域的应用。
背景技术
为了提高肿瘤的诊断和治疗效果,靶向肿瘤成像和药物传送成为了重要的医疗手段。
CT成像是利用不同的组织或器官由于自身不同的密度与厚度,对X射线产生不同程度的衰减作用,形成不同组织或器官的灰阶影像对比分布图,从而以病灶的相对位置、形状和大小等的改变来判断病情的医学成像方法。CT成像技术具有空间分辨率高、图像采集时间短、可整体成像的优点,是一种最为普遍的疾病诊断成像模式。但是,CT成像技术也存在一些不足之处亟需解决,如对软组织分辨率差、检测过程中存在放射性辐射等问题。这就需要使用CT造影剂来提高病灶部位的分辨率,目前临床上使用的CT造影剂主要是含碘小分子化合物,例如泛影酸和碘海醇等。人体肾脏对含碘小分子化合物有快速清理效应,使得这种造影剂只有很短的成像时间,并且它对肾脏还有一定的毒副作用。基于纳米颗粒的CT造影剂能够解决上述问题,它能够有效地延长成像时间,对于肾脏的毒副作用小,并且造影效果好。
荧光成像是一种直观、原位的可视化观测技术,用于检测肿瘤以及对细胞核药物进行示踪。和其他成像相比,它更加便宜、更加安全并且能够在短暂光照下快速成像。这些优势使其能够在手术过程中便于识别肿瘤,对治疗过程进行实时监控。但是由于光散射,体内黑色素、血红蛋白和水等对光的吸收,组织自发光形成背景干扰,导致利用紫外可见光的荧光成像对组织的穿透性差,成像信号的信噪比降低,从而获取的图像仅能到达表皮下几十微米,而且并不清晰。基于近红外纳米探针的荧光成像技术能够获取更深层更清晰的活体荧光图像,具有背景干扰低、对细胞损伤小、样品穿透性强、检测灵敏度高等优点,显示了较好应用前景。
首先,新型金属纳米簇(Au,Ag和Pt等)由几个至大约一百个原子组成,是连接原子和纳米粒子的一座桥梁。其中,金纳米簇(AuNCs)的粒径大部分都小于2nm,因为纳米簇的尺寸大小接近电子费米波长,使得状态的连续能量强度分解成了离散的能级,导致了它独特的光学和电化学特性。这种超小粒径还赋予了它更多不同于传统纳米粒子和有机荧光染料的特性,例如强的发光特性,大的斯托克斯位移,高发射率和良好的光稳定性。不同于有生物毒性的重金属粒子组成的荧光量子点(QDs),金纳米簇能够通过简易的水溶性方法制得,可以和不同的生物配体相结合,从而作为生物相容性荧光基团,被广泛应用在生物标记等方面。金属纳米簇作为一种具有超小粒径、低毒性、独特光学和理化性质的纳米材料,是理想的靶向肿瘤成像荧光纳米材料。同时,目前的CT造影剂大多基于碘(原子数=53),它的血液中半衰期很短(<10min),而且原子个数也会影响它的CT造影效果。因为不能和生物标记物耦合,碘造影剂对肿瘤没有特异性靶向作用,肾脏的清理作用也使它的成像时间很短。综上所述,很有必要开发一种新型的CT造影剂。金纳米簇拥有很大的X射线吸收系数,是用来做CT造影剂的理想选择。因此,基于金纳米簇的肿瘤部位荧光/CT双模成像,能够有效地对早期癌组织和原位肿瘤形态大小等进行检测。
为了能够更有效地实现金纳米簇的在体肿瘤诊断或治疗,选择一种合适的生物配体使得金纳米簇能选择性的传递至肿瘤细胞是很有必要的。αvβ3整合素是一种在活化和增殖的内皮细胞中过度表达的特异性标记物,常被认为是恶性肿瘤的标志。精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸(RGD)是一种氨基酸短序列,可以靶向αvβ3整合素受体。环RGD多肽对蛋白水解有更好的抗性,而且对目标有更好的亲和力。在本发明中,我们将RGD和AuNCs共价结合,然后用RGD标记的AuNCs进行肿瘤靶向光学/CT双模成像。
目前大部分关于金纳米材料的专利都只涉及了金纳米粒子或者金纳米簇的制备和应用。如,中国发明专利“稳定金纳米簇的形成方法、含有稳定金纳米簇的组合物和制品”(CN102150034A)公开了金纳米簇的形成方法及其用于测定汞离子在样品中的存在与否和浓度的测定方法;中国发明专利“水溶性金纳米团簇的制备方法”(CN101406961A)公开了一种粒径为1.5±0.2nm具有高分散性的水溶性金纳米团簇的制备方法;中国发明专利“顺磁性金属配合物功能化的荧光金纳米簇磁共振和荧光成像造影剂”(CN102366632A)公开了一种顺磁性金属配合物功能化的荧光金纳米簇磁共振和荧光成像造影剂;中国发明专利“一种荧光探针叶酸功能化的荧光金纳米簇的制备方法”(CN103627386A)公开了一种利用叶酸作为还原剂合成叶酸功能化的荧光金纳米簇的方法。而本发明制备的RGD标记的荧光金纳米簇的工艺还未见相关报道,尤其是用一种以RGD做靶向配体的荧光纳米探针的方法未见报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种RGD靶向肿瘤细胞的荧光金纳米簇(RGD-AuNCs@BSA)的制备方法,该方法制备出的金纳米簇具有荧光发射效率高,生物相容性好,细胞毒性小以及靶向肿瘤细胞效率高等优点。
本发明的另一个目的是提供一种近红外荧光成像探针的制备方法。
本发明的进一步目的是提供一种高分辨率CT成像的CT造影剂的制备方法。
为达到以上的目的,本发明是采取如下技术方案予以实现的:
步骤1,金纳米簇(AuNCs@BSA)的制备方法:
步骤1.1,量取质量分数为1%氯金酸溶液1.7mL,加入3.3mL去离子水,得到5mL,10mM氯金酸溶液,剧烈搅拌;
步骤1.2,称取250mgBSA,溶解在5mL去离子水中,得到5mL,50mgmL-1BSA溶液;
步骤1.3,称取20mgNaOH,溶解在0.5mL去离子水中,得到1MNaOH水溶液;
步骤1.4,将BSA溶液加入剧烈搅拌的氯金酸溶液,控温37℃,持续搅拌30分钟;
步骤1.5,将NaOH水溶液(1M,0.5-5mL)加入上述混合液中;
步骤1.6,持续剧烈搅拌上述反应物,控温37℃,持续时间12-24h;
步骤1.7,将得到的产物冷却至室温,装进再生纤维透析袋中,透析外液用水,放置在4℃冰箱中透析12-48h;
步骤1.8,透析后的溶液用10kDa的超滤管离心(3000×g,20min),得到4mL荧光金纳米簇;
步骤2,RGD-AuNCs@BSA的制备方法:
步骤2.1,取2mL超滤离心后的金纳米簇加到8mLPBS缓冲液(PH=7.4,20mM)中,加入40-60mgEDC,避光条件室温下反应20min;
步骤2.2,加入30-50mg的NHS,在黑暗中剧烈搅拌1h;
步骤2.3,向混合液中倒入c(RGDfk)溶液(1-10mL,4mg·mL-1),室温下搅拌反应12-24h;
步骤2.4,反应后产物用截留量为10kDa的超滤管离心(3000×g,20min),去除过量反应物,得到的产物溶于2mLPBS缓冲液(PH7.4,10mM)中。
需要说明的是,在步骤1.5中所述NaOH溶液的体积为0.5-5mL;在步骤1.6所述的搅拌持续时间12-24h;在步骤1.7中所述透析时长为12-48h;在步骤2.1中所述的活化AuNCs所用的EDC为40-60mg;在步骤2.2中所述的活化AuNCs所用的NHS为30-50mg;在步骤2.3中所述的c(RGDyK)溶液加入量为1-10mL;在步骤2.3中所述的活化后AuNCs和RGD反应时间为12-24h;在步骤2中金纳米簇表面的RGD靶向肿瘤血管的αvβ3受体,对肿瘤进行特异性结合。
本发明与现有技术相比较,有如下明显的有益效果:
本发明所涉及到的合成方法简便易操作,纳米粒子具有粒径小,细胞毒性低,靶向性好的特性。
本发明所合成的纳米探针同时具有稳定的荧光特性和良好的CT造影特性。
本发明所合成的纳米探针在其表面可以复合多种种类的功能基团,为生物医学应用提供了多种多功能的复合纳米粒子的制备方法。
本发明所合成的纳米探针具有重要的应用价值,尤其是在肿瘤和软组织成像及治疗方面,表现出良好的应用前景和经济价值。
附图说明
以下结合附图及实施例对本发明作进一步的详细说明。
图1为制备RGD标记的金纳米簇的过程原理图。由图知本发明所涉及的合成方法简单易操作。
图2为本发明实例5所制得的金纳米簇的透射电镜图。
图3为本发明实例5和实例8所制的金纳米簇和RGD修饰金纳米簇的紫外可见吸收光谱图。
图4为本发明实例5和实例8所制的金纳米簇和RGD修饰金纳米簇的荧光发射图谱。由图可知,用RGD标记后的金纳米簇荧光光谱有峰值移动。
图5为本发明实例5和实例8所制的金纳米簇和RGD修饰金纳米簇的不同时间点的Zeta电势对比图。由图可知,RGD标记的金纳米簇Zeta电势上升。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
实施例1
金纳米簇(AuNCs@BSA)的制备:
分别配制氯金酸水溶液(10mM,5mL)和BSA水溶液(50mg·mL-1,5mL);将氯金酸水溶液加入BSA水溶液中,在37摄氏度下恒温剧烈搅拌30分钟;配制NaOH水溶液(1M,0.5mL),30分钟后加入氯金酸BSA混合溶液中,在37℃下持续搅拌12h;反应后的产物在去离子水中透析12h,然后用10kDa超滤管离心。
实施例2
金纳米簇(AuNCs@BSA)的制备:
分别配制氯金酸水溶液(10mM,5mL)和BSA水溶液(50mg·mL-1,5mL);将氯金酸水溶液加入BSA水溶液中,在37摄氏度下恒温剧烈搅拌30分钟;配制NaOH水溶液(1M,0.5mL),30分钟后加入氯金酸BSA混合溶液中,在37℃下持续搅拌16h;反应后的产物在去离子水中透析12h,然后用10kDa超滤管离心。
实施例3
金纳米簇(AuNCs@BSA)的制备:
分别配制氯金酸水溶液(10mM,5mL)和BSA水溶液(50mg·mL-1,5mL);将氯金酸水溶液加入BSA水溶液中,在37摄氏度下恒温剧烈搅拌30分钟;配制NaOH水溶液(1M,0.5mL),30分钟后加入氯金酸BSA混合溶液中,在37℃下持续搅拌24h;反应后的产物在去离子水中透析12h,然后用10kDa超滤管离心。
实施例4
金纳米簇(AuNCs@BSA)的制备:
分别配制氯金酸水溶液(10mM,5mL)和BSA水溶液(50mg·mL-1,5mL);将氯金酸水溶液加入BSA水溶液中,在37摄氏度下恒温剧烈搅拌30分钟;配制NaOH水溶液(1M,0.5mL),30分钟后加入氯金酸BSA混合溶液中,在37℃下持续搅拌24h;反应后的产物在去离子水中透析24h,然后用10kDa超滤管离心。
实施例5
金纳米簇(AuNCs@BSA)的制备:
分别配制氯金酸水溶液(10mM,5mL)和BSA水溶液(50mg·mL-1,5mL);将氯金酸水溶液加入BSA水溶液中,在37摄氏度下恒温剧烈搅拌30分钟;配制NaOH水溶液(1M,0.5mL),30分钟后加入氯金酸BSA混合溶液中,在37℃下持续搅拌24h;反应后的产物在去离子水中透析48h,然后用10kDa超滤管离心。
实施例6
RGD-AuNCs@BSA的制备方法:
将2mL超滤离心后的金纳米簇加到8mLPBS缓冲液(PH=7.4,20mM)中,加入40mgEDC,避光条件室温下反应20min;然后加入30mg的NHS,在黑暗中剧烈搅拌1h;最后向混合液中倒入c(RGDfk)溶液(1mL,4mg·mL-1),室温下搅拌反应12h;反应后产物用截留量为10kDa的超滤管离心(3000×g,20min),去除过量反应物,得到的产物溶于2mLPBS缓冲液(PH7.4,10mM)中。
实施例7
RGD-AuNCs@BSA的制备方法:
将2mL超滤离心后的金纳米簇加到8mLPBS缓冲液(PH=7.4,20mM)中,加入50mgEDC,避光条件室温下反应20min;然后加入40mg的NHS,在黑暗中剧烈搅拌1h;最后向混合液中倒入c(RGDfk)溶液(3mL,4mg·mL-1),室温下搅拌反应12h;反应后产物用截留量为10kDa的超滤管离心(3000×g,20min),去除过量反应物,得到的产物溶于2mLPBS缓冲液(PH7.4,10mM)中。
实施例8
RGD-AuNCs@BSA的制备方法:
将2mL超滤离心后的金纳米簇加到8mLPBS缓冲液(PH=7.4,20mM)中,加入50mgEDC,避光条件室温下反应20min;然后加入40mg的NHS,在黑暗中剧烈搅拌1h;最后向混合液中倒入c(RGDfk)溶液(5mL,4mg·mL-1),室温下搅拌反应12h;反应后产物用截留量为10kDa的超滤管离心(3000×g,20min),去除过量反应物,得到的产物溶于2mLPBS缓冲液(PH7.4,10mM)中。
实施例9
RGD-AuNCs@BSA的制备方法:
将2mL超滤离心后的金纳米簇加到8mLPBS缓冲液(PH=7.4,20mM)中,加入50mgEDC,避光条件室温下反应20min;然后加入40mg的NHS,在黑暗中剧烈搅拌1h;最后向混合液中倒入c(RGDfk)溶液(8mL,4mg·mL-1),室温下搅拌反应12h;反应后产物用截留量为10kDa的超滤管离心(3000×g,20min),去除过量反应物,得到的产物溶于2mLPBS缓冲液(PH7.4,10mM)中。
实施例10
RGD-AuNCs@BSA的制备方法:
将2mL超滤离心后的金纳米簇加到8mLPBS缓冲液(PH=7.4,20mM)中,加入50mgEDC,避光条件室温下反应20min;然后加入40mg的NHS,在黑暗中剧烈搅拌1h;最后向混合液中倒入c(RGDfk)溶液(10mL,4mg·mL-1),室温下搅拌反应12h;反应后产物用截留量为10kDa的超滤管离心(3000×g,20min),去除过量反应物,得到的产物溶于2mLPBS缓冲液(PH7.4,10mM)中。
实施例11
RGD-AuNCs@BSA的制备方法:
将2mL超滤离心后的金纳米簇加到8mLPBS缓冲液(PH=7.4,20mM)中,加入50mgEDC,避光条件室温下反应20min;然后加入40mg的NHS,在黑暗中剧烈搅拌1h;最后向混合液中倒入c(RGDfk)溶液(5mL,4mg·mL-1),室温下搅拌反应24h;反应后产物用截留量为10kDa的超滤管离心(3000×g,20min),去除过量反应物,得到的产物溶于2mLPBS缓冲液(PH7.4,10mM)中。
实施例12
RGD-AuNCs@BSA的制备方法:
将2mL超滤离心后的金纳米簇加到8mLPBS缓冲液(PH=7.4,20mM)中,加入60mgEDC,避光条件室温下反应20min;然后加入50mg的NHS,在黑暗中剧烈搅拌1h;最后向混合液中倒入c(RGDfk)溶液(5mL,4mg·mL-1),室温下搅拌反应12h;反应后产物用截留量为10kDa的超滤管离心(3000×g,20min),去除过量反应物,得到的产物溶于2mLPBS缓冲液(PH7.4,10mM)中。
实施例13
RGD-AuNCs@BSA的制备方法:
将2mL超滤离心后的金纳米簇加到8mLPBS缓冲液(PH=7.4,20mM)中,加入60mgEDC,避光条件室温下反应20min;然后加入50mg的NHS,在黑暗中剧烈搅拌1h;最后向混合液中倒入c(RGDfk)溶液(5mL,4mg·mL-1),室温下搅拌反应24h;反应后产物用截留量为10kDa的超滤管离心(3000×g,20min),去除过量反应物,得到的产物溶于2mLPBS缓冲液(PH7.4,10mM)中。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种RGD标记的荧光金纳米簇的制备方法,其特征在于,所述方法包括如下步骤:
步骤1,金纳米簇(AuNCs@BSA)的制备方法:
步骤1.1,量取质量分数为1%的氯金酸溶液1.7mL,加入3.3mL去离子水,得到5mL,10mM氯金酸溶液,剧烈搅拌;
步骤1.2,称取250mgBSA,溶解在5mL去离子水中,得到5mL,50mgmL-1BSA溶液;
步骤1.3,称取20mgNaOH,溶解在0.5mL去离子水中,得到1MNaOH水溶液;
步骤1.4,将BSA溶液加入剧烈搅拌的氯金酸溶液,控温37℃,持续搅拌30分钟;
步骤1.5,将NaOH水溶液(1M,0.5-5mL)加入上述混合液中;
步骤1.6,持续剧烈搅拌上述反应物,控温37℃,持续时间12-24h;
步骤1.7,将得到的产物冷却至室温,装进再生纤维透析袋中,透析外液用水,放置在4℃冰箱中透析12-48h;
步骤1.8,透析后的溶液用10kDa的超滤管离心(3000×g,20min),得到4mL荧光金纳米簇;
步骤2,RGD-AuNCs@BSA的制备方法:
步骤2.1,取2mL超滤离心后的金纳米簇加到8mLPBS缓冲液(PH=7.4,20mM)中,加入40-60mgEDC,避光条件室温下反应20min;
步骤2.2,加入30-50mg的NHS,在黑暗中剧烈搅拌1h;
步骤2.3,向混合液中倒入c(RGDfk)溶液(1-10mL,4mg·mL-1),室温下搅拌反应12-24h;
步骤2.4,反应后产物用截留量为10kDa的超滤管离心(3000×g,20min),去除过量反应物,得到的产物溶于2mLPBS缓冲液(PH7.4,10mM)中。
2.根据权利要求1所述的金纳米簇(AuNCs@BSA)的制备方法,其特征在于,步骤1.5中所述NaOH溶液的体积为0.5-5mL。
3.根据权利要求1所述的金纳米簇(AuNCs@BSA)制备方法,其特征在于,步骤1.6所述的搅拌持续时间12-24h。
4.根据权利要求1所述的金纳米簇(AuNCs@BSA)的制备方法,其特征在于,步骤1.7中所述透析时长为12-48h。
5.根据权利要求1所述的RGD-AuNCs@BSA的制备方法,其特征在于,步骤2.1中所述的活化AuNCs所用的EDC为40-60mg。
6.根据权利要求1所述的RGD-AuNCs@BSA的制备方法,其特征在于,步骤2.2中所述的活化AuNCs所用的NHS为30-50mg。
7.根据权利要求1所述的RGD-AuNCs@BSA的制备方法,其特征在于,步骤2.3中所述的c(RGDyK)溶液加入量为1-10mL。
8.根据权利要求1所述的RGD-AuNCs@BSA的制备方法,其特征在于,步骤2.3中所述的活化后AuNCs和RGD反应时间为12-24h。
9.根据权利要求1所述的RGD-AuNCs@BSA的制备方法,其特征在于,步骤2中金纳米簇表面的RGD靶向肿瘤血管的αvβ3受体,对肿瘤进行特异性结合。
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WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |