CN110101876A - 新型光声探针在制备医学靶向光声成像试剂或药物中的用途 - Google Patents
新型光声探针在制备医学靶向光声成像试剂或药物中的用途 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了新型光声探针在制备医学靶向光声成像试剂或药物中的用途，其光声探针含有ZnDPA靶向配体和花菁基团，经外界激光激发可在溶液、细胞和活体内产生靶向光声成像信号。本发明靶向光声探针对凋亡细胞具有良好的靶向性，价格低廉且稳定性好，可用于制备医学靶向光声成像试剂或药物，通过靶向光声成像进行医学凋亡细胞、坏死组织和感染细菌检测。
Description
技术领域
本发明涉及光声成像领域，具体涉及锌-二甲基吡啶胺修饰花菁染料作为新型光声探针在制备医学靶向光声成像试剂或药物中的用途。
背景技术
锌-二甲基吡啶胺(ZnDPA)作为凋亡探针的配体，是以两个Zn2+为中心的有机支架结构，为凋亡细胞膜外翻的磷脂酰丝氨酸(PS)受体与配体中金属离子的螯合提供良好基础，该配体对PS具有较强的靶向性。此外，具有良好组织穿透性的近红外荧光染料为该探针的报告基团，该系列探针显著近红外吸收，通过控制探针连接的荧光基团，即可得到不同激发波长的凋亡探针，拓展了该类探针的适用范围。良好的靶向性以及显著的荧光性质为该类探针在凋亡细胞、坏死组织和细菌感染等检测领域提供了良好的理论基础。通过对有机配体修饰不同的基团，可以进一步改善该类探针的稳定性以及生物相容性，使之更好的应用于相关研究领域。
光声成像技术作为当今医学检测领域的重要手段之一，其将光学成像高对比度与超声成像高穿透深度完美结合，相对于超声成像、荧光成像、计算机断层扫描、MRI等，光声成像(PA)在组织穿透深度、分辨率等方面具有明显优势。光声成像中产生光声信号的过程是光能-热能-机械能的转换过程，吸收体中的分子受到短脉冲激光照射后吸收光子，当满足一定条件时，利用吸收体分子的电子从低能级跃迁到高能级，处于不稳定的激发状态，当电子从高能级转变为低能级时，以光或热的形式释放能量。我们通常选择合适波长的激光作为激发源，使被吸收光子的能量以最高的效率转化为热能，释放的热量首先可以让吸收器的局部温度升高，因为温度升高引起热膨胀，产生压力波并由此产生光声信号。光声成像技术操作简单，且能够保持所检测活体的自然形态，故在医学成像领域有广泛应用，如光声成像不仅可以用于疾病早期诊断，还可以用于药物代谢、肿瘤和心血管等疾病监测。
发明内容
本发明的目的在于提供新型光声探针在制备医学靶向光声成像试剂或药物中的用途，所述靶向光声探针以锌-二甲基吡啶胺(ZnDPA)为靶向配体，且含有光声效应显著的花菁基团，可根据不同的激发波长选择相应花菁染料，对凋亡细胞具有良好的靶向性，且价格低廉，稳定性好，用于细胞和活体层次的凋亡靶向光声成像。
本发明的上述目的可以通过以下技术方案来实现：
新型光声探针在制备医学靶向光声成像试剂或药物中的用途。
进一步，所述新型光声探针以锌-二甲基吡啶胺(ZnDPA)为靶向配体，其具有如式(I)、(Ⅱ)或(Ⅲ)所示的结构式，且n＝1～4：
进一步，所述新型光声探针经外界激光激发，产生靶向光声成像信号。
更进一步，所述外界激光的波长为785nm。
进一步，所述新型光声探针在溶液内产生靶向光声成像信号时，光声信号强度和溶液浓度呈线性关系。
在某一实施方案中，配制浓度为0、20、40、60、80、100、120、150、200μg/mL的ZnDPA靶向光声探针溶液，对其进行光声成像，以此说明光声信号随ZnDPA靶向光声探针浓度的不同而变化。为了说明ZnDPA的接入对靶向光声探针溶液的光声信号的影响性，配置同等浓度的Cy7-巯基进行对比。通过两者的对比即可说明ZnDPA的接入对材料的溶解性有一定的影响，但是对光声信号的强弱并没有太大影响。
进一步，所述新型光声探针在细胞内产生靶向光声成像信号。
进一步，所述新型光声探针在活体内产生靶向光声成像信号。
进一步，所述医学靶向光声成像试剂或药物以所述新型光声探针为活性成分，或还包括药学上可接受的载体。
进一步，所述医学靶向光声成像试剂或药物中，所述新型光声探针的有效剂量为1mg/mL。
进一步，所述医学靶向光声成像试剂或药物靶向检测活体内凋亡细胞、坏死组织和感染细菌。
相较于现有技术，本发明的有益效果在于：
1.与传统的蛋白凋亡靶向光声探针相比，本发明靶向光声探针含有与PS良好特异性结合能力的ZnDPA靶向配体和显著光声效应的花菁基团，对凋亡细胞具有良好的靶向性，且价格低廉，稳定性好，可根据不同的激发波长选择相应花菁染料。
2.本发明通过在ZnDPA靶向配体中接入紫外吸收基团，有效增强靶向部位的光声信号，从而增强病变组织与正常组织的光声信号对比度，得到较为理想的光声信号图，用于凋亡靶向光声成像，以及活体凋亡细胞、坏死组织和细菌感染的检测。
附图说明
图1是实施例1中新型光声探针的光声光谱图。
图2是实施例2中新型光声探针的溶液光声性质图。
图3是实施例2中新型光声探针的溶液光声信号线性关系图。
图4是实施例3中新型光声探针的细胞光声图。
图5是实施例4新型光声探针的活体光声信号图。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明作进一步说明：
实施例1：新型光声探针的光声光谱性质验证
选取巯基丙酸Cy7-ZnDPA作为新型光声探针，通过调控外界激光的激发波长来检测不同激发波长时对应光声信号强度，波长范围为680nm～980nm，且每间隔5nm检测一次。
如附图1所示，从光声信号强度与激发波长关系可知，当激发波长为770nm、775nm、780nm、785nm和830nm时，对应光声信号值分别为20500、19570、20400、22500和21000；当激发波长在680～785nm时，光声信号随着激发波长的增加而增强，在785nm时得到最大光声信号强度。
实施例2：新型光声探针的溶液光声信号线性关系验证
选取巯基丙酸Cy7-ZnDPA作为新型光声探针，配制浓度分别为0、20、40、60、80、100、120、150和200μg/mL的Cy7-ZnDPA溶液，对其进行光声成像，验证光声信号强度随Cy7-ZnDPA探针浓度的不同而变化，结果如附图2所示。
同时，配置同等浓度的Cy7-巯基进行对比，验证ZnDPA的接入对Cy7-ZnDPA探针溶液光声信号的影响。通过两者对比可知，ZnDPA的接入对Cy7-ZnDPA探针溶解性有影响，但对光声信号强弱几乎没有影响。如附图3所示，Cy7-ZnDPA探针的光声信号强度和溶液浓度总体呈现良好的线性关系。
实施例3：新型光声探针的细胞光声信号线性关系验证
分别用浓度分别为0μg/mL、64μg/mL和96μg/mL的喜树碱(CPT)孵育4T1细胞16h，建立细胞凋亡模型，包括：
实验组：0μg/mL、64μg/mL、96μg/mL的喜树碱(CPT)孵育4T1细胞；
空白组：未加入喜树碱和探针的正常4T1细胞。
再用上述巯基丙酸Cy7-ZnDPA探针对各个凋亡模型的细胞孵育10min，吹散后测试光声信号强度，激发波长为785nm，结果如图4所示，可以看出CPT对光声信号没有影响，且巯基丙酸Cy7-ZnDPA探针在细胞内具有光声信号。
实施例4：新型光声探针的活体光声成像验证
选取巯基丙酸Cy7-ZnDPA作为新型光声探针进行活体光声成像，验证不同时间点时活体内肿瘤细胞的光声信号。具体操作如下：
在小鼠后右腿部位经皮下注射0.1mL4T1细胞悬浮液，待肿瘤长出后，经尾静脉注射200μLDOX生理盐水溶液(1mg/mL)，诱导肿瘤细胞凋亡建立肿瘤凋亡模型。包括：
材料对照组：对经过CPT处理后的小鼠进行尾静脉注射巯基丙酸Cy7(2mg/mL；200μL)，观察不同注射时间点0min、15min、30min、1h、2h、3h、6h、9h、12h和24h小鼠主要器官的分布情况，温度为32℃。
凋亡对照组：正常的肿瘤鼠经过小鼠尾静脉注射Cy7-ZnDPA(2mg/mL；200μL)，观察不同注射时间点0min、15min、30min、1h、2h、3h、6h、9h、12h和24h小鼠主要器官的分布情况，温度为32℃。
实验组：经过CPT处理后的小鼠尾静脉注射(2mg/mL；200μL)、Cy7-ZnDPA(2mg/mL；200μL)，观察不同注射时间点0min、15min、30min、1h、2h、3h、6h、9h、12h和24h小鼠主要器官的分布情况，温度为32℃。
实验结果可知，随时间的延长，肿瘤部位光声信号逐渐增强，如图5所示。
以上所述为本发明的较佳实施例而已，但本发明不应该局限于该实施例所公开的内容。所以凡是不脱离本发明所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本发明保护的范围。
Claims (9)
1.新型光声探针在制备医学靶向光声成像试剂或药物中的用途。
2.根据权利要求1所述的用途，其特征在于，所述新型光声探针以锌-二甲基吡啶胺为靶向配体，其具有如式(I)、(Ⅱ)或(Ⅲ)所示的结构式：
3.根据权利要求1所述的用途，其特征在于，所述新型光声探针经外界激光激发，产生靶向光声成像信号。
4.根据权利要求3所述的用途，其特征在于，所述外界激光的波长为785nm。
5.根据权利要求3所述的用途，其特征在于，
所述新型光声探针在溶液内产生靶向光声成像信号，或
所述新型光声探针在细胞内产生靶向光声成像信号，或
所述新型光声探针在活体内产生靶向光声成像信号。
6.根据权利要求5所述的用途，其特征在于，所述新型光声探针在溶液内产生靶向光声成像信号时，光声信号强度和溶液浓度呈线性关系。
7.根据权利要求1所述的用途，其特征在于，所述医学靶向光声成像试剂或药物以所述新型光声探针为活性成分，或还包括药学上可接受的载体。
8.根据权利要求7所述的用途，其特征在于，所述医学靶向光声成像试剂或药物中，所述新型光声探针的有效剂量为1mg/mL。
9.根据权利要求1所述的用途，其特征在于，所述医学靶向光声成像试剂或药物靶向检测活体内凋亡细胞、坏死组织和感染细菌。
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