[發(fā)明專利]一種用于生物成像的黑磷納米片復合材料的制備

有效

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• 申請日: 2022-08-11
• 公開（公告）號: CN115321499B
• 公開（公告）日: 2023-10-13
• 發(fā)明（設計）人: 劉丹青;馮宇;李欣濛;丁瑞浩
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: C01B25/02
• 分類號: C01B25/02;B82Y40/00;G01N21/76
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本發(fā)明提出了用于生物成像的黑磷納米片復合材料的制備方法，主要涉及以下內容：黑鱗納米片復合材料的制備和表征，制備過程中確定DMSO與水的最佳配比、最佳合成方式以及RhB和cy5.5的最佳用量；通過小動物成像儀對所制備的黑鱗納米片復合材料的發(fā)光強度、化學發(fā)光的穿透深度等進行探究。基于黑磷納米片經PEG修飾后負載魯米諾，連接兩種染料RhB和cy5.5，制備得到的黑磷納米復合材料經生物發(fā)光共振能量轉移(BRET)和熒光共振能量轉移(FRET)效應實現(xiàn)化學發(fā)光向近紅外區(qū)域遷移，從而實現(xiàn)更深層的體內組織成像。本發(fā)明所制備的黑磷納米片復合材料具有更強的化學發(fā)光強度以及組織穿透深度，在生物成像方面具有良好應用前景。

技術領域：

本發(fā)明屬于納米材料在生物醫(yī)藥領域的應用，涉及黑磷納米片復合材料的制備及生物成像性能研究。

背景技術：

癌癥作為最致命的疾病之一，一直令人聞之色變。過去幾十年間，人們做出了巨大努力與癌癥抗爭。由于癌癥的復雜性和不可控性，每年有上百萬人因癌癥而失去生命。許多癌癥一經發(fā)現(xiàn)就是晚期，治療難度增加的同時治愈幾率也極小。這就迫切需要及早發(fā)現(xiàn)及早治療，采用更加先進的生物成像技術對癌癥進行診斷，以便更精確更及時地進行治療。先進納米材料的開發(fā)與應用為生物醫(yī)學領域提供了進一步發(fā)展的可能。二維納米材料具有超薄的生物醫(yī)學結構、大的表面體積比、優(yōu)異的熱導和電子導電性、靈敏的光響應性和強大的機械靈活性等優(yōu)點。此外，二維材料因其載流子遷移和熱量擴散都被限制在二維平面內，使得這種材料展現(xiàn)出許多奇特的性質。二維材料具有獨特的理化性質，包括易于表面修飾特性、導電性和強光響應性等，被廣泛應用于各個領域。

層狀黑磷(BP)是二維納米材料家族的新秀，在能量存儲與轉換，光電器件，生物醫(yī)學和生物傳感等領域引起了人們的極大興趣。相比于其他材料，黑磷可生物降解，并生成對正常細胞無毒性的降解產物，這種良好的生物相容性使得黑磷在生物醫(yī)學方面得到廣泛研究。在癌癥治療方面，黑磷可作為光熱轉換試劑用于光熱治療、光聲造影劑用于光聲成像、藥物遞送載體用于光熱、化療、成像的診療一體化、兼任光熱、光動力敏化劑或藥物載體等多重功效用于光熱、光動力、化療協(xié)同治療、甚至直接作為新型化療劑用于化學治療。由于其高量子率、穩(wěn)定性和簡單的結構，魯米諾是最廣泛使用的化學發(fā)光試劑之一。目前，魯米諾的化學發(fā)光特性已被應用于體內炎癥成像，癌癥環(huán)境中產生的活性氧(ROS)可以與魯米諾反應產生化學發(fā)光，由此可以測定炎癥以及腫瘤的不同階段。但是由于其在體內的組織穿透能力有限，使得在體內成像監(jiān)測的過程中，不能檢測到靈敏的發(fā)光信號。另外，體內普遍存在較強的背景熒光信號，使得待測物質的信號分辨率不高，為體內檢測帶來一定難度，還存在發(fā)光持續(xù)時間短等弊端，這些都使得成像效果欠佳。

發(fā)明內容：

在本發(fā)明中，通過黑磷納米片與魯米諾和熒光染料的連接制備出復合納米材料，復合納米材料的化學發(fā)光強度明顯提升，并可利用生物共振能量轉移與熒光共振能量轉移實現(xiàn)穿透更深組織的成像。所制備的納米復合材料具有良好的生物相容性，不會對正常的生理系統(tǒng)造成生物毒性。

本發(fā)明為制備黑磷納米片復合材料，并將其應用于生物成像，具體是按下述步驟進行的：

步驟一、取50ml去離子水于密封瓶中，通入氮氣20分鐘。

步驟二、放入50mg塊狀黑磷，將整個密封瓶全部置于冰水中，接著通入氮氣，期間用細胞破碎儀進行破碎。破碎8h，期間不斷通氮氣，通過超聲破碎得到黑鱗納米片溶液。

步驟三、取制備好的納米黑磷溶液30ml加入50ml離心管中，稱取90～120mg聚乙二醇(NH₂-PEG-COOH，分子量為2000)于離心管中，置于搖床內，避光反應4h，多次用水離心清洗后，加入30ml水，得到BP-PEG溶液。

步驟四、取制備好的BP-PEG溶液1ml于10ml離心管中，加入0.6～0.9mg N-羥基琥珀酰胺(NHS)，1.5～3mg 1-乙基(3-二甲基胺丙基)(EDC)超聲混合均勻。