一种NIR SERS探针及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种NIR SERS探针，包括金纳米棒GNRs以及包裹在金纳米棒GNRs表面上的导电聚合物CP。还可以在所述导电聚合物CP表面上分布有稳定剂聚乙烯吡咯烷酮PVP，该探针成本低廉、制备简单、低毒、结构稳定、兼具成像和治疗作用；本发明专利技术还公开了上述NIR SERS探针的制备方法，该制备方法工艺简洁，成本低廉，成功率高。本发明专利技术还进一步公开了上述NIR SERS探针在SERS成像以及在制备具有光热治疗作用的药物中的应用。

【技术实现步骤摘要】
一种NIRSERS探针及其制备方法和应用
本专利技术属于NIRSERS
，具体涉及一种NIRSERS探针及其制备方法和应用。
技术介绍
拉曼散射(Ramanscattering)：一种光子的非弹性散射现象。当光线从一个原子或分子散射出来时，绝大多数的光子，都是弹性散射的，这称为瑞利散射。在瑞利散射下，散射出来的光子，跟射入时的光子，它的能量、频率与波长是相同的。然而，有一小部份散射的光子(大约是一千万个光子中会出现一个)，散射后的频率会产生变化，通常是低于射入时的光子频率，原因是入射光子和介质分子之间发生能量交换。这即是拉曼散射。根据拉曼散射效应可以得到物质拉曼光谱，每一种物质都具有自己独特的拉曼光谱，即分子指纹图谱。表面增强拉曼散射(surface-enhancedRamanscattering,SERS)：当一些分子吸附在某些粗糙的金属(如金、银和铜等)表面时，其拉曼信号会得到极大的增强，这一现象就叫SERS效应。SERS的增强因子可高达1014～1015。表面增强拉曼散射(surface-enhancedRamanscattering,SERS)技术已经发展为一种极有价值的光学诊断及成像技术，它能够提供强烈的吸附在贵金属纳米结构表面物质的分子振动信息，可为疾病的诊断和成像提供丰富的分子指纹光谱信息。与传统的荧光技术相比，SERS不易受到样品自发荧光的干扰且无光致褪色的现象出现，适合于样品的长期观测；另外，与超宽的荧光光谱相比，SERS光谱带宽很窄，特别适合于肿瘤的多组分标记与成像。鉴于这些优点，SERS成像技术已经逐渐发展为一种荧光替代技术用于肿瘤的标记与成像。肿瘤的SERS成像方式可分为两种：第一种是利用肿瘤组织本身的分子指纹特征进行成像。另一种成像方式是在金属粒子表面连接一些拉曼标记(此类分子具有谱峰归属明确且SERS信号强的特点)，利用标记分子的SERS信号实现肿瘤细胞的快速、高灵敏成像。目前常用的SERS标记包括结晶紫、亚甲基蓝和巯基苯甲酸等有机染料。但是这类标记毒性强，且往往受限于可见激发光源(组织穿透能力弱)，不适合深层组织的检测与成像。近红外(near-infrared,NIR)光是指780-2526nm区域的电磁辐射。构建灵敏度高、近红外(NIR)光可激发的SERS标记是拉曼研究领域中的一大趋势，因为NIR光可以穿透很厚的生物组织，实现深层组织区域的SERS成像。一些在NIR区有强烈吸收的有机染料可以被设计为NIRSERS探针，如Cy5、Rh6G、DTTC、Cy7和Cy7.5等。另外，若将SERS活性基底的表面等离子体共振(SPR)吸收峰调节至与激发光的波长匹配时，将会得到更强的SERS信号。在NIR区有吸收的活性基底主要有纳米棒、空心纳米结构、纳米星和纳米花等。其中，金纳米棒(goldnanorods,GNRs)是一种呈棒状的金纳米结构。金纳米棒(GNRs)由于具有制备简单、且NIR吸收强且波长可调，已经成为制备NIRSERS探针的首选(vonMaltzahnG,CentroneA,ParkJH,RamanathanR,SailorMJ,HattonTA,etal.SERS-CodedGoldNanorodsasaMultifunctionalPlatformforDenselyMultiplexedNear-InfraredImagingandPhotothermalHeating.AdvMater.2009；21:3175-80,JiangL,QianJ,CaiF,HeS.Ramanreporter-coatedgoldnanorodsandtheirapplicationsinmultimodalopticalimagingofcancercells.AnalBioanalChem.2011；400:2793-800.ZhangY,QianJ,WangD,WangY,HeS.Multifunctionalgoldnanorodswithultrahighstabilityandtunabilityforinvivofluorescenceimaging,SERSdetection,andphotodynamictherapy.AngewChemIntEdEngl.2013；52:1148-51等)。值得注意的是，现有的NIR拉曼标记绝大多数是有机染料，面临着较大的生物安全性问题。另一方面，将有机染料牢固地附着在金属粒子表面也不是一件容易的事情。肿瘤NIR光热治疗是近年来快速发展起来的一种新型肿瘤治疗手段，具有疗效好、副作用低的特点。由于生物组织对NIR光吸收很少，因此造成的热损伤很小。NIR光热治疗利用一些产热试剂(如纳米材料、有机染料等)在肿瘤部位富集的特性，将这些试剂吸收的电磁能转化成热能达到杀死肿瘤细胞而对周围组织无损伤的目的。GNRs是目前在肿瘤NIR光热治疗中应用得最为广泛且成功的纳米粒子。因此，以GNRs为基件构建成的NIRSERS探针不仅可以作为有效的肿瘤成像试剂，还可以用于高效的肿瘤NIR光热治疗。然而，新鲜制备出的GNRs表面往往附着有残余的CTAB分子，具有较强的细胞毒性；而且，GNRs的结构不够稳定，其棒状结构在大功率、长时间的NIR激光照射下容易发生熔解。现有NIRSERS探针的制备技术主要是通过逐步组装的方法将拉曼探针(Ramanreport)和高聚物稳定剂分步结合到SERS活性基底上，首先将GNRs与NIR拉曼探针水溶液混合数分钟，然后加入巯基化的聚乙二醇(PEG-SH)，搅拌数小时使得PEG-SH充分附着在GNRs，最后残余的拉曼探针分子通过透析(24h-48h)的方法去除，基于GNRs的NIRSERS探针制备过程如图1中所示。但该技术还存在以下缺点：(1)成本高，现有的NIR有机染料大多是通过化学合成的，生产工艺较复杂，因而NIR拉曼探针大多比较昂贵；PEG-SH的价格也不菲，往往mg级别的PEG-SH就需要上千元，另外，因为巯基的存在，PEG-SH不易保存，极易被氧化；(2)细胞毒性较大，有机染料的使用往往都具有很大的细胞毒性，即便修饰了PEG后，其细胞毒性仍然不可忽视；(3)结构稳定性差，该技术中NIR染料仅仅是靠非共价的作用力吸附在GNRs表面，在复杂的生理环境中难免会发生脱落的现象；另一方面，GNRs本身的结构亦不够稳定，其棒状结构在大功率、长时间的NIR激光照射下容易发生熔解。现有技术中还有以GNRs为核的NIR光热纳米材料制备技术，具体为：由于GNRs本身的结构不够稳定，在运用于NIR光热治疗时往往需选用一些封装材料将GNRs包裹住，以保证GNRs的棒状结构在大功率、长时间的激光照射下的完整性。介孔二氧化硅(SiO2)是目前应用得最为广泛的封装材料。首先用氨水将GNRs调节至pH10，然后将正硅酸乙酯(TEOS)乙醇溶液缓慢逐滴地加入，混合液保持在40℃缓慢搅拌24h。合成的产物采用离心的方法回收，残余的CTAB分子用离子交换法去除。为保证合成产物(GNRs-SiO2)在生理环境下的稳定性，可以先对包被层SiO2进行功能化修饰，然后选用对应功能化的PEG进行共价连接(如：APTES修饰的GNR本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种NIR SERS探针，其特征是：包括金纳米棒GNRs以及包裹在金纳米棒GNRs表面上的导电聚合物CP。

【技术特征摘要】
1.一种NIRSERS探针，其特征是：包括金纳米棒GNRs以及包裹在金纳米棒GNRs表面上的导电聚合物CP；所述导电聚合物CP的厚度为5～10nm，所述导电聚合物CP为聚吡咯或聚苯胺；所述NIRSERS探针经以下步骤制备而成：(1)在水溶液中将金纳米棒GNRs与CP单体材料混合，得混合液；(2)在混合液中加入厚度调节剂十二烷基硫酸钠SDS，搅拌后加入氧化剂，继续常温搅拌后，离心收集沉淀，即得到主要由金纳米棒GNRs以及包裹在金纳米棒GNRs表面上的导电聚合物CP组成的NIRSERS探针。2.根据权利要求1所述的NIRSERS探针，其特征是：在所述导电聚合物CP表面上还分布有稳定剂聚乙烯吡咯烷酮PVP。3.权利要求1所述的NIRSERS探针的制备方法，其特征是含以下步骤：(1)在水溶液中将金纳米棒GNRs与CP单体材料混合，得混合液；所述导电聚合物CP为聚吡咯或聚苯胺；(2)在混合液中加入厚度调节剂十二烷基硫酸钠SDS，搅拌0.5～1h后，加入氧化剂，继续常温搅拌24～48h后，离心收集沉淀，即得到主要由金纳米棒GNRs以及包裹在金纳米棒GNRs表面上的导电聚合物CP组成的NIRSERS探针。4.根据权利要求3所述的NIRSERS探针的制备方法，其特征是：步骤(2)中还能在...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘智明，郭周义，
申请(专利权)人：华南师范大学，
类型：发明
国别省市：广东;44