一种量子点纳米探针Ag2S@PEG-ABS及其制备方法与应用

一种量子点纳米探针ag2s@peg-abs及其制备方法与应用
技术领域
1.本发明涉及探针技术领域，特别涉及一种量子点纳米探针及其制备方法与应用。


背景技术：

2.恶性肿瘤具有高死亡率、高复发率，目前仍然是威胁人类健康和生命的重要疾病之一。传统的治疗方法，包括放疗、化疗和手术局部切除，都与高复发率、低特异性、严重副作用和耐药性有关。为了获得精确的治疗和较小的副作用，光疗技术是一种很有前途的癌症治疗方法，因为它具有特定的光诱导诊断和对癌细胞的靶向细胞毒性，具有高时空准确性和非侵入性。特别是近红外二区(nir-ii，1000-1700nm)的荧光成像(fli)能够深入到组织中，而对组织的干扰和光损伤最小。另一方面和光动力治疗(pdt)相比，光热治疗(ptt)高效无创，并且只需单次给药、单次辐照即可对肿瘤进行有效的光热抑制。
3.碳酸酐酶ix(caix)是一种乏氧诱导的酶，通过在细胞外微环境中产生碳酸氢根离子，从而在细胞中穿梭，是一种保护肿瘤细胞免受乏氧和酸中毒的生存因子。研究证实caix与乏氧水平和乏氧诱导因子(hif-1α)表达密切相关，此外，caix通常在癌症中过表达，而在正常组织中不表达，因此，caix成为骨肉瘤等乏氧肿瘤诊断治疗的重要靶点。
4.量子点是一种胶体半导体纳米晶体，作为一种新型材料，量子点具有许多荧光特性，包括：精确可调的发射峰，可用于多通路成像；光稳定性高，可延长成像时间而不丢失信号，有利于荧光引导手术；斯托克斯位移较大，可使用单一激发波长进行多色成像；易于激发的宽激发谱，提高灵敏度；在近红外范围内量子点具有优于有机染料的荧光量子产率；更长的激发态寿命，以避免细胞和其他组织成分的自身荧光；比表面积高，可进行功能化修饰，创建多模态探针等。
5.因此，开发设计集诊断和治疗功能于一体的ca
ⅸ
靶向ag2s量子点生物探针用于nir
‑ⅱ
成像引导的缺氧肿瘤治疗具有重要意义。


技术实现要素：

6.本发明目的是提供一种量子点纳米探针及其制备方法与应用，本发明的量子点纳米探针，由于通过了peg和abs修饰，具有较好的水溶性以及稳定性，可以在有效靶向肿瘤部位后提供良好的光学信号，为肿瘤的体内诊断提供可行的方法。
7.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
8.在本发明的第一方面，提供了一种量子点纳米探针ag2s@peg-abs，所述量子点纳米探针的结构式如下：
[0009][0010]
其中，所述qds为ag2s量子点，所述n为20～25的整数。
[0011]
本发明的第二方面，提供了一种量子点纳米探针的制备方法，所述方法包括：
[0012]
将乙二醇脱气后加热至110～120℃，后加入3-mpa和agno3缓慢升温至150～160℃后进行保温反应，后经纯化，获得ag2s qds；
[0013]
将所述ag2s qds加入hs-peg-cooh在氮气保护下反应，获得peg修饰的ag2s qds，即ag2s@peg；
[0014]
将所述ag2s@peg离心洗涤后分散到水溶液中，加入edc和nhs搅拌进行活化反应，所述活化反应结束后加入abs继续搅拌反应，经过离心并收集，获得量子点纳米探针ag2s@peg-abs。
[0015]
进一步地，所述agno3与所述3-mpa的质量比为1：13～15。
[0016]
进一步地，所述ag2s qds与所述hs-peg-cooh的质量比为1：2～4。
[0017]
进一步地，所述ag2s@peg、所述edc、nhs和所述abs的摩尔比为1：1～2；1：1～2。
[0018]
进一步地，所述保温反应的时间为2～6h。
[0019]
进一步地，所述ag2s qds加入hs-peg-cooh在氮气保护下反应的时间为12～24h。
[0020]
进一步地，所述活化反应的时间为1～4h；所述加入abs继续搅拌反应的时间为12～24h。
[0021]
在本发明的第三方面，提供了所述量子点纳米探针在制备肿瘤靶向nir-ii荧光成像成像试剂中的应用。
[0022]
在本发明的第四方面，提供了所述量子点纳米探针制备乏氧肿瘤细胞及生物体内的抑制试剂中的应用。
[0023]
在本发明的第五方面，提供了所述量子点纳米探针在ph检测和光动力治疗中的应用。
[0024]
本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
[0025]
本发明提供的量子点纳米探针ag2s@peg-abs及其制备方法与应用中，通过其巯基与量子点进行配体交换作用得到的，通过离心分离提纯得到peg修饰的ag2s量子点，使得所得产物具备了良好的生物相容性，再通过酰胺缩合反应连接abs，使其通过靶向乏氧肿瘤过表达的ca
ⅸ
进而达到靶向肿瘤的效果。和现有的发明相比，本发明的有益效果如下：
[0026]
(1)本发明制备方法简单易于操作，合成成本低；
[0027]
(2)dls的粒径与zeta电位的数据显示，通过peg和abs修饰后的ag2s量子点具有较好的水溶性以及稳定性；
[0028]
(3)本发明peg和abs修饰后的ag2s量子点具有很好的光学特征，可以在有效靶向肿瘤部位后提供良好的光学信号，为肿瘤的体内诊断提供可行的方法；
[0029]
(4)光热数据表明，peg修饰后的ag2s量子点具有优异的光热转换效率及光热稳定性，可以为光热治疗消融肿瘤提供有利条件。
附图说明
[0030]
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图做简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0031]
图1为本发明提供的量子点纳米探针ag2s@peg-abs的制备方法的流程示意图；
[0032]
图2是本发明的ca
ⅸ
靶向的ag2s量子点探针尺寸和形貌表征；
[0033]
图3是本发明的ca
ⅸ
靶向的ag2s量子点探针修饰前后聚合物分散性指数
[0034]
图4是本发明的ca
ⅸ
靶向的ag2s量子点探针的二区荧光表征；
[0035]
图5是本发明的ca
ⅸ
靶向的ag2s量子点探针的热成像图像；
[0036]
图6是本发明的ca
ⅸ
靶向的ag2s量子点探针修饰前后的激光照射后样品图；
[0037]
图7是本发明的ca
ⅸ
靶向的ag2s量子点在结直肠癌ct26荷瘤鼠中的体内成像；
[0038]
图8是本发明的ca
ⅸ
靶向的ag2s量子点的肿瘤光热动物实验验证；
[0039]
图9是不同实验组小鼠的主要器官组织苏木精-伊红染色切片。
具体实施方式
[0040]
下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。
[0041]
在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。
[0042]
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买获得或者可通过现有方法获得。
[0043]
本发明实施例提供一种量子点纳米探针，总体思路如下：
[0044]
根据本发明一种典型的实施方式，提供一种量子点纳米探针ag2s@peg-abs，所述量子点纳米探针的结构式如下：
[0045][0046]
其中，所述qds为ag2s量子点，所述n为20～25的整数。
[0047]
根据本发明一种典型的实施方式，提供一种量子点纳米探针的制备方法，其合成
路线如图所示：
[0048][0049]
作为一种具体的实施方式，所述方法具体包括如下步骤：
[0050]
(1)将10ml乙二醇加入25ml三颈圆底烧瓶中并脱气30分钟。脱气结束后将乙二醇加热至110～120℃，然后向反应体系中加入100～200μl 3-mpa，随后快速加入0.006～0.01g agno3。缓慢升温至150～160℃，升温后反应体系开始由乳白色浑浊状变为浅黄色澄清状态，进而变为棕色最终变为深棕色。保持以上温度并持续2～6小时剧烈的机械搅拌后，停止反应。将产物离心，弃去上清液乙二醇，将所得沉淀重新分散在水溶液中，用30kda的超滤离心管洗涤3次，洗涤后收集反应产物ag2s qds，将其置于4℃冰箱中保存，用于后续合成和性能测定。
[0051]
(2)向步骤1)所得产物ag2s qds水溶液(5ml,10mm ag
+
)中加入20～40μmol hs-peg-cooh(mw＝1000)，在氮气保护下反应12～24h获得peg修饰的ag2s qds，即产物ag2s@peg，将ag2s@peg离心洗涤3次，置于4℃冰箱中保存。
[0052]
(3)将所述得到的产物ag2s@peg离心洗涤3次后，重新分散到水溶液中，将50～70μmol edc和80～100μmol nhs加入到ag2s@peg溶液中，缓慢搅拌1～4h，使peg上的羧基活化。活化结束后，在上述混合体系中加入50～80μmol abs，继续搅拌反应12～24h。最后使用超滤离心管离心，丢弃多余的反应物并收集ag2s@peg-abs。将产物储存于4℃冰箱中。
[0053]
下面将结合实施例及实验数据对本技术的一种量子点纳米探针及其制备方法与应用进行详细说明。
[0054]
实施例1、量子点纳米探针ag2s@peg-abs及其制备方法
[0055]
(1)将10ml乙二醇加入25ml三颈圆底烧瓶中并脱气30分钟。脱气结束后将乙二醇加热至115℃，然后向反应体系中加入150μl 3-mpa，随后快速加入0.008g agno3。缓慢升温至155℃，升温后反应体系开始由乳白色浑浊状变为浅黄色澄清状态，进而变为棕色最终变为深棕色。保持以上温度并持续4小时剧烈的机械搅拌后，停止反应。将产物离心，弃去上清液乙二醇，将所得沉淀重新分散在水溶液中，用30kda的超滤离心管洗涤3次，洗涤后收集反应产物ag2s qds，将其置于4℃冰箱中保存，用于后续合成和性能测定。
[0056]
(2)向步骤1)所得产物ag2s qds水溶液(5ml,10mm ag
+
)中加入30μmol hs-peg-cooh(mw＝1000)，在氮气保护下反应18h获得peg修饰的ag2s qds，即产物ag2s@peg，将ag2s@peg离心洗涤3次，置于4℃冰箱中保存。
[0057]
(3)将所述得到的产物ag2s@peg离心洗涤3次后，重新分散到水溶液中，将60μmol edc和90μmol nhs加入到ag2s@peg溶液中，缓慢搅拌2h，使peg上的羧基活化。活化结束后，在上述混合体系中加入65μmol abs，继续搅拌反应18h。最后使用超滤离心管离心，丢弃多余的反应物并收集ag2s@peg-abs。将产物储存于4℃冰箱中。
[0058]
实施例2、量子点纳米探针ag2s@peg-abs及其制备方法
[0059]
(1)将10ml乙二醇加入25ml三颈圆底烧瓶中并脱气30分钟。脱气结束后将乙二醇加热至110℃，然后向反应体系中加入100μl 3-mpa，随后快速加入0.006g agno3。缓慢升温至150℃，升温后反应体系开始由乳白色浑浊状变为浅黄色澄清状态，进而变为棕色最终变为深棕色。保持以上温度并持续2小时剧烈的机械搅拌后，停止反应。将产物离心，弃去上清液乙二醇，将所得沉淀重新分散在水溶液中，用30kda的超滤离心管洗涤3次，洗涤后收集反应产物ag2s qds，将其置于4℃冰箱中保存，用于后续合成和性能测定。
[0060]
(2)向步骤(1)所得产物ag2s qds水溶液(5ml,10mm ag
+
)中加入30μmol hs-peg-cooh(mw＝1000)，在氮气保护下反应12h获得peg修饰的ag2s qds，即产物ag2s@peg，将ag2s@peg离心洗涤3次，置于4℃冰箱中保存。
[0061]
(3)将所述得到的产物ag2s@peg离心洗涤3次后，重新分散到水溶液中，将50μmol edc和80μmol nhs加入到ag2s@peg溶液中，缓慢搅拌1h，使peg上的羧基活化。活化结束后，在上述混合体系中加入50μmol abs，继续搅拌反应12h。最后使用超滤离心管离心，丢弃多余的反应物并收集ag2s@peg-abs。将产物储存于4℃冰箱中。
[0062]
实施例3、量子点纳米探针ag2s@peg-abs及其制备方法
[0063]
(1)将10ml乙二醇加入25ml三颈圆底烧瓶中并脱气30分钟。脱气结束后将乙二醇加热至120℃，然后向反应体系中加入200μl 3-mpa，随后快速加入0.01g agno3。缓慢升温至160℃，升温后反应体系开始由乳白色浑浊状变为浅黄色澄清状态，进而变为棕色最终变为深棕色。保持以上温度并持续6小时剧烈的机械搅拌后，停止反应。将产物离心，弃去上清液乙二醇，将所得沉淀重新分散在水溶液中，用30kda的超滤离心管洗涤3次，洗涤后收集反应产物ag2s qds，将其置于4℃冰箱中保存，用于后续合成和性能测定。
[0064]
(2)向步骤(1)所得产物ag2s qds水溶液(5ml,10mm ag
+
)中加入40μmol hs-peg-cooh(mw＝1000)，在氮气保护下反应24h获得peg修饰的ag2s qds，即产物ag2s@peg，将ag2s@peg离心洗涤3次，置于4℃冰箱中保存。
[0065]
(3)将所述得到的产物ag2s@peg离心洗涤3次后，重新分散到水溶液中，将70μmol edc和100μmol nhs加入到ag2s@peg溶液中，缓慢搅拌4h，使peg上的羧基活化。活化结束后，在上述混合体系中加入80μmol abs，继续搅拌反应24h。最后使用超滤离心管离心，丢弃多余的反应物并收集ag2s@peg-abs。将产物储存于4℃冰箱中。
[0066]
实验例1、量子点纳米探针ag2s@peg-abs的性能测定
[0067]
1、量子点纳米探针ag2s@peg-abs的表征
[0068]
采用透射电镜(tem)采用hitachi tem(ht7700,japan)对实施例1的量子点样品形貌进行观察，malvern zetasizer nano series zs-90测量了量子点纳米探针ag2s@peg-abs的水动力直径和聚合物分散指数。
[0069]
结果如图2所示，可知：合成的量子点呈直径约为100nm的球形形态。dls数据显示，合成的硫化银量子点的平均粒径为141.5nm，ag2s@peg和ag2s@peg-abs的平均粒径分别为
188.7nm和229.5nm，说明量子点以及纳米探针ag2s@peg-abs的成功合成。
[0070]
结果如图3所示，可知：所合成的量子点及探针ag2s@peg-abs的pdi值经测定分别为0.326和0.195，说明修饰peg及abs后，探针的水溶性得到很大改善。
[0071]
2、量子点纳米探针ag2s@peg-abs的二区荧光表征
[0072]
用万分之一分析天平精确称取ag2s量子点，配成1mg/ml的溶液备用。测试时稀释成0.1mg/ml的工作液溶液，用近红外二区成像仪检测实施例1所合成量子点及探针的近红外二区荧光发射情况。
[0073]
结果如图4所示，可知：所合成的量子点及探针ag2s@peg-abs在近红外二区1000nm以上具有强烈的荧光，可用于后续的体内近红外二区成像。
[0074]
3、量子点纳米探针ag2s@peg-abs的光热效应
[0075]
用水将ag2s@peg-abs配置成1mg/ml的储备液备用。从以上配置的储存液中各吸取一定量的母液加入水，配制成0.1mg/ml的样品工作液，分别加入比色皿中。将装有检测液的比色皿置于808nm、1.5w/cm2的近红外激光(laser)下照射5分钟，每隔10秒记录温度的变化。
[0076]
结果如图5所示，可知：该探针的光热效应具有浓度依赖性，随浓度升高，最高平衡温度越高，1mg/ml时平衡温度可达到61.4℃。
[0077]
结果如图6所示，可知：ag2s量子点在激光照射五分钟后出现聚沉，而ag2s@peg-abs探针在照射冷却再照射的三个循环后仍保持稳定状态，说明修饰peg及abs后探针的光热稳定性得到极大改善。
[0078]
需要说明的是，实施例2-3制备的量子点纳米探针与实施例1的量子点纳米探针的性能基本一样，在此不赘述。
[0079]
实验例2、体内研究实验
[0080]
1、近红外ca
ⅸ
靶向的ag2s量子点的肿瘤靶向能力
[0081]
利用ct26细胞建立了balb/c小鼠(雄性)皮下荷瘤模型，经尾静脉给予近红外ca
ⅸ
靶向的ag2s量子点，利用小动物活体成像系统进行近红外荧光实时成像，观察不同时间点化合物在小鼠体内的代谢分布。
[0082]
结果如图7所示，可知：ag2s@peg-abs在小鼠体内有效靶向肿瘤，在注射后6小时富集程度最高。.
[0083]
2、近红外ca
ⅸ
靶向的ag2s量子点在荷瘤小鼠上的肿瘤光疗应用
[0084]
利用ct26细胞建立了balb/c雄性小鼠皮下荷瘤模型，分为(1)pbs组，(2)单独给药实施例1的量子点纳米探针，(3)pbs加laser组和(4)给药实施例1的量子点纳米探针加laser组，每组5只。经尾静脉给给药，24小时后再分别只给予组别(2)和(4)肿瘤1.5w/cm2的808nm激光照射5分钟，连续观察测量上述4组小鼠体重和肿瘤的体积大小变化。
[0085]
结果如图8所示，可知：在ag2s@peg-abs+激光组效果6-8天后已经达到生长抑制的效果，而肿瘤在其他实验组仍在增殖。不同治疗组的荷瘤小鼠体重在治疗期间均有所增加，说明ag2s@peg-abs具有良好的生物相容性。最后计算肿瘤抑制率，ag2s@peg-abs+laser组的肿瘤抑制率为91.5％，抑制效果最好。
[0086]
3、不同实验组小鼠的主要器官组织苏木精-伊红染色切片。
[0087]
pbs组和其他3个试验组小鼠处死后。然后将心脏、肝脏、脾脏、肺和肾脏收集起来
并固定在4％的多聚甲醛中。然后按照标准流程进行石蜡包埋切片、苏木精伊红(h&e)染色。
[0088]
结果如图9所示，可知：与使用pbs治疗的两组相比，使用ag2s@peg-abs治疗的两组均无明显的炎性损伤和组织损伤，说明该生物探针在体内具有良好的生物相容性。
[0089]
最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
[0090]
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
[0091]
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

技术特征：
1.一种量子点纳米探针ag2s@peg-abs，其特征在于，所述量子点纳米探针的结构式如下：其中，所述qds为ag2s量子点，所述n为20～25的整数。2.一种权利要求1所述的量子点纳米探针ag2s@peg-abs的制备方法，其特征在于，所述方法包括：将乙二醇脱气后加热至110～120℃，后加入3-mpa和agno3缓慢升温至150～160℃后进行保温反应，后经纯化，获得ag2s qds；将所述ag2s qds加入hs-peg-cooh在氮气保护下反应，获得peg修饰的ag2s qds，即ag2s@peg；将所述ag2s@peg离心洗涤后分散到水溶液中，加入edc和nhs搅拌进行活化反应，所述活化反应结束后加入abs继续搅拌反应，经过离心并收集，获得量子点纳米探针ag2s@peg-abs。3.根据权利要求2所述的一种量子点纳米探针的制备方法，其特征在于，所述agno3与所述3-mpa的质量比为1：13～15。4.根据权利要求2所述的一种量子点纳米探针的制备方法，其特征在于，所述ag2s qds与所述hs-peg-cooh的质量比为1：2～4。5.根据权利要求2所述的一种量子点纳米探针的制备方法，其特征在于，所述ag2s@peg、所述edc、nhs和所述abs的摩尔比为1：1～2；1：1～2。6.根据权利要求2所述的一种量子点纳米探针的制备方法，其特征在于，所述保温反应的时间为2～6h。7.根据权利要求2所述的一种量子点纳米探针的制备方法，其特征在于，所述ag2s qds加入hs-peg-cooh在氮气保护下反应的时间为12～24h。8.根据权利要求2所述的一种量子点纳米探针的制备方法，其特征在于，所述活化反应的时间为1～4h；所述加入abs继续搅拌反应的时间为12～24h。9.权利要求1所述的量子点纳米探针在制备肿瘤靶向nir-ii荧光成像成像试剂中的应用。10.权利要求1所述的量子点纳米探针在制备乏氧肿瘤细胞及生物体内的抑制试剂中的应用。

技术总结
本发明公开了一种量子点纳米探针及其制备方法与应用，通过单体3-巯基丙酸(3-MPA)和硝酸银制备得到Ag2S量子点随后基于聚乙二醇(PEG)和4-(2-氨乙基)苯磺酰胺(ABS)修饰Ag2S量子点的纳米诊疗探针。本发明制备工艺简单，反应温和，而且制备的Ag2S@PEG-ABS量子点具有粒径小、水溶性好、分散均匀且稳定性好而且制备的Ag2S@PEG-ABS量子点既具有良好的近红外二区荧光成像能力，又有高的光热转换性能，是一种理想的多功能的癌症治疗试剂。一种理想的多功能的癌症治疗试剂。一种理想的多功能的癌症治疗试剂。


技术研发人员：陈子林 胡壮 崔新悦 李锐涵
受保护的技术使用者：武汉大学
技术研发日：2023.04.07
技术公布日：2023/7/28