高生物適應(yīng)性雙光子熒光納米探針的構(gòu)建及生物醫(yī)學(xué)成像應(yīng)用.pdf

1、近年來，雙光子熒光共聚焦顯微成像技術(shù)(TPM)，作為一種新型的光學(xué)成像技術(shù)逐漸引起人們的極大關(guān)注。與傳統(tǒng)單光子激發(fā)熒光顯微成像(OPM)相比，雙光子激發(fā)(TPE)以近紅外光子作為激發(fā)光源，具有組織自發(fā)熒光和自吸收低、光損傷和光漂白弱、空間分別率高和組織穿透深(＞500μm)等優(yōu)點(diǎn)。雙光子(TP)探針的構(gòu)建是TPE技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵。到目前為止，盡管已有很多具有優(yōu)良雙光子吸收(TPA)特性的探針被報(bào)道和應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)成像領(lǐng)域，但是大部分集中在

2、有機(jī)小分子方面，這樣TPE有機(jī)探針就不可避免地存在細(xì)胞膜穿透性差、抗光漂白性能低和細(xì)胞定位能力差等有機(jī)小分子的固有缺陷。此外，對于生物分子檢測，基于TPA有機(jī)分子探針的設(shè)計(jì)和合成仍然存在巨大挑戰(zhàn)。
　　隨著納米技術(shù)的發(fā)展和納米結(jié)構(gòu)所具有的優(yōu)良性質(zhì)，如抗酶切性能、載體性質(zhì)、循環(huán)時間可調(diào)控性、高通透性和滯留(EPR)增強(qiáng)效應(yīng)等，TPA納米探針將為TPE成像方法的廣泛應(yīng)用提供一種重要的研究基礎(chǔ)。與此同時，β-環(huán)糊精聚合物(βCDP)是以

3、物理混配法或化學(xué)鍵組成的含有多個β-環(huán)糊精(βCD)單元的高分子聚合物。βCDP也是近年來發(fā)展的一種生物相容性較好、無生物毒性的新型載體。它既保留環(huán)糊精自身的催化、包結(jié)、緩釋和識別的能力，又在聚合過程中形成多個支點(diǎn)構(gòu)成的空間三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，兼具了聚合物的化學(xué)可調(diào)性和良好的機(jī)械強(qiáng)度等優(yōu)點(diǎn)。
　　結(jié)合甲基丙烯酸甲酯甲基丙烯酸共聚物(PMMA-co-MAA)、金納米顆粒(AuNPs)和βCDP等納米材料所具有的獨(dú)特性能，以及TPM技術(shù)優(yōu)良

4、的組織穿透性能和較高的空間分辨率。本論文選擇具有雙光子性質(zhì)的有機(jī)小分子為研究對象，構(gòu)建了一系列新型高生物適應(yīng)性的雙光子熒光納米探針，并將其應(yīng)用在與生命活動密切相關(guān)的離子、蛋白酶的定量檢測及生物醫(yī)學(xué)靶向成像等領(lǐng)域，具體開展以下幾個工作:
　　（一）構(gòu)建了一種以反式-4-[對-(N，N-二乙基胺基)苯基]乙烯基-4'-（4-N，N-二乙胺基）苯(DEAS)為雙光子染料，通過共沉淀-自組裝法形成的新型DEAS@PMMA-co-MAA雙光

5、子熒光納米探針。PMMA-co-MAA對染料DEAS的包裹，改善了雙光子有機(jī)小分子的水溶性、生物相容性以及雙光子性質(zhì)。同時將該體系成功應(yīng)用于活細(xì)胞及深層組織中的雙光子成像研究。
　?。ǘ?gòu)建了一種以雙光子有機(jī)分子(TPdye)為生物標(biāo)記的熒光團(tuán)、AuNPs為納米載體的新型AuNPs@CDGRG-TPdye熒光納米探針，通過多肽序列定點(diǎn)切割及AuNPs溶解等設(shè)計(jì)機(jī)理，實(shí)現(xiàn)對深層組織中膠原蛋白酶collagenase的活性成像應(yīng)用及

6、復(fù)雜體系中CN-的定量檢測。
　　（三）發(fā)展了一種基于雙光子有機(jī)分子反式-4-[對-（N，N-二乙基胺基）苯基]乙烯基-N-甲基吡啶碘(DEASPI)與βCD之間的主客體相互作用的TPA DEASPI/βCDP納米膠束的構(gòu)建新策略。該TPA超分子納米膠束表現(xiàn)出優(yōu)良的雙光子熒光性質(zhì)、較高的光學(xué)穩(wěn)定性、良好的細(xì)胞膜穿透性和優(yōu)良的生物相容性等特點(diǎn)。并且進(jìn)一步將靶向多肽RGD交聯(lián)在納米膠束表面，成功實(shí)現(xiàn)在癌細(xì)胞和深層腫瘤組織中的靶向雙光子

7、成像研究應(yīng)用。該設(shè)計(jì)策略為未來開發(fā)各種獨(dú)特傳感方法并應(yīng)用于癌癥診斷和生物成像研究等領(lǐng)域開辟了新的途徑。
　?。ㄋ模┰谏弦徽禄A(chǔ)上，本章發(fā)展了一種基于TPA納米膠束的雙光子熒光納米探針，用于活細(xì)胞和組織中高靈敏度和高選擇性的細(xì)胞凋亡蛋白酶caspase-3的活性檢測及成像應(yīng)用?；贒EASPI/βCDP納米膠束的TPA熒光納米交聯(lián)物提供了一種高靈敏度和高選擇性的探針，用于復(fù)雜生物條件下caspase-3的定量檢測。該納米交聯(lián)物也可以