[發明專利]一種細胞外比率型氧傳感探針及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201611122332.2
• 申請日: 2016-12-08
• 公開（公告）號: CN106634965B
• 公開（公告）日: 2018-11-27
• 發明（設計）人: 田顏清;鄒賢劭;潘婷婷;蔣嘉培
• 申請（專利權）人: 南方科技大學
• 主分類號: C09K11/06
• 分類號: C09K11/06;C09K11/02;C08F290/06;C08F220/58;C08F220/28;G01N21/64
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟;侯桂麗

本發明提供一種比率型氧傳感探針及其制備方法和應用，所述比率型氧傳感探針包括載體和包裹在載體中的氧敏感化合物，所述載體由兩親性接枝聚合物和連接在所述兩親性接枝聚合物上的聚集誘導發光基團構成。本發明的比率型氧傳感探針可以測量大腸桿菌和GM12878人B淋巴細胞在不同細胞濃度下的氧消耗情況，同時其可以在7小時內原位測量至少100cfu/mL的細菌，還可用于藥物篩選，并且其無細胞毒性，安全可靠。此外，由于PtTFPP探針膠束表現出極高的量子效率，而且這種氧傳感探針可以進行水溶液中氧含量測量，因此可以廣泛運用于一些類似于酶標儀等的商用儀器，能夠為高通量測量、疾病診斷和新陳代謝研究提供幫助。

技術領域

本發明屬于納米醫用材料領域，涉及一種比率型氧傳感探針及其制備方法和應用，尤其涉及一種細胞外比率型氧傳感探針及其制備方法和應用。

背景技術

氧氣對于環境、海洋、農業、工業、健康等來說是非常重要的元素。在生物領域，氧氣在耗氧細胞核組織中作為一個關鍵的基本物質，在包含能量生產、能量平衡和生物質生成等許多核心細胞生理和發育過程中扮演了極為重要的角色。作為電子受體，氧氣對于在線粒體和ATP生產中的電子轉移(ETC)功能是至關重要的。至始至終，氧氣有效性和/或利用性會導致病理和疾病態，因此，其代表了醫療診斷和基礎研究的重要目標。例如，它已經被證實在低氧狀態(缺氧態)下會直接或間接地對基因表達調控產生的影響，這可致使惡性腫瘤更具有轉移性和耐藥性。癌細胞中從有氧化磷酸化作用到有氧酵解的新陳代謝轉換(瓦爾保效應)是一個新興的癌癥標記之一。氧化已被證明在心血管缺血和再灌注損傷中的組織生存和再生下起到決定性作用。缺氧已被證實是不同疾病中的重要因素，其中包括阿爾茨海默癥、炎癥、心臟病、中風、慢性肺病和癌癥。這些疾病導致了美國60％的死亡率。因此，實時測量細胞氧氣的能力對進一步了解細胞氧化動力學、線粒體活動和能量生產及生物質合成內平衡是十分重要的。此外，細胞呼吸關乎細胞活性，因此它也可以通過細胞呼吸測量實現高通量藥物篩選。

液態、光纖、水凝膠、溶膠凝膠、聚合物薄膜、微納米顆粒等各種形式的氧傳感器得到了長足的發展，同時一些最新的綜述也得到了發表。為了進一步了解氧氣測量和細胞新陳代謝，一些基于光學氧傳感器先進的、商業化的儀器已經得到了發展。例如，海馬生物科技(Seahorse Bioscience)為細胞呼吸和細胞外酸化測量研發了XF96新陳代謝測量儀。XF96儀器中的傳感器是屬于一種溶膠的傳感器。為了測量細胞呼吸和酸化，海馬的XF儀器運用了一個特別的芯片設計以獲得高通量分析細胞外pH和氧氣測量。為了獲得高通量分析，如果材料可以很容易被運用在許多商業儀器中，這就能使得許多研究人員和科學研究受益。因此，如果這些探針/傳感器可以溶解或懸浮在細胞培養基中，這些材料可能是一類理想的材料以獲得簡便的運用及高通量應用。為了簡單化，我們統一將這類探針/傳感器命名為液態探針/傳感器。許多運用有機化合物、大分子和/或納米顆粒的液態氧傳感器探針/傳感器得到了發展。在這些探針/傳感器中，雖然有很多是針對細胞內氧測量的；一些液態傳感器被驗證可以作為細胞外傳感器，并且運用在細胞呼吸和線粒體活性測量當中。Papkovsky等人將含有異氰酸鹽的卟啉鉑(II)(platinum(II)-coproporphyrin，PtCP)與牛血清蛋白(BSA)、氨基聚乙二醇(amino-PEG)、氨基-葡聚糖(amino-dextran)結合以構建大分子探針。Papkovsky也報道了包含八乙基卟啉鉑(II)(platinum(II)-octaethylporphine，PtOEP)和鉑(II)-八乙基卟啉酮(platinum(II)-octaethylporphine-ketone，PtOEPK)的單分散聚苯乙烯/二乙烯苯(polystyrene/divinylbenzene)納米顆粒。這兩種大分子氧傳感器和納米顆粒傳感器對大腸桿菌都具有細胞不可滲透性。這些特征使得這些水溶性傳感器成為了理想的細胞外傳感器。Borisov等人報道了一種含有五氟四苯基卟啉鉑(PtTFPP)的聚苯乙烯-嵌段-聚乙烯吡咯烷酮膠束，同時研究了其在水溶液中的氧氣響應，作者證實這些膠束擁有大約為250nm的平均直徑，并且對大腸桿菌具有不可滲透性。