聚多巴胺包覆的金纳米棒材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于生物技术领域，具体为一种聚多巴胺包覆的金纳米棒材料及其制备方法和应用。本发明专利技术首先以CTAB为模板剂，合成聚多巴胺包覆的金纳米棒材料，并将抗体修饰到该材料表面，得到多功能聚多巴胺包覆的金纳米棒材料；由此构建肿瘤细胞拉曼成像检测与实时光热治疗平台。实验表明，金纳米棒材料可以实现对肿瘤靶细胞的特异性有效标记，在近红外光的激发下对肿瘤细胞进行快速的表面增强拉曼光谱成像扫描，通过成像结果准确地识别出肿瘤靶细胞，在识别出靶细胞后，可将红外光聚焦到肿瘤靶细胞上，延长照射时间，利用金纳米棒材料的光热转化效应使材料升温，实现肿瘤细胞的实时杀伤。本发明专利技术新颖便捷，实用高效，具有巨大的临床应用潜力。

Poly (dopamine) coated gold nanorod material, preparation method and application thereof

The invention belongs to the technical field of biology, in particular to a polyurethane coated gold nanorod material, a preparation method and an application thereof. The invention firstly using CTAB as the template. The synthesis of polydopamine coated gold nanorods materials, and antibody modified to the material surface, get multifunctional polydopamine coated gold nanorods materials; the construction of tumor cells Raman imaging detection and real-time photothermal therapy platform. Experimental results show that the gold nanorods materials can achieve specific marker of tumor target cells, in the NIR irradiation on tumor cells enhanced Raman imaging scanning fast surface, accurately identify the tumor cells through the imaging results, the identification of the target cells, the infrared focusing on target cells to tumor prolonged exposure time, the material temperature, conversion effect of gold nanorods by photothermal material, real-time tumor cells. The invention has the advantages of novel, convenient, practical, high efficiency and great clinical application potential.

【技术实现步骤摘要】
聚多巴胺包覆的金纳米棒材料及其制备方法和应用
本专利技术属于生物
，具体涉及聚多巴胺包覆的金纳米棒材料及其制备方法，以及在构建肿瘤细胞拉曼成像检测与实时光热治疗平台中应用。
技术介绍
成像引导是一项发展迅速的肿瘤细胞检测和治疗技术，是未来实现精准医疗的一项重要的手段。在成像引导的肿瘤治疗技术中，光热治疗由于其高效性、微创性以及对周围组织低损伤性的优势，受到了越来越多的关注。近年来，随着多种同时具有光热转化效率以及高成像灵敏度的多功能纳米材料被不断合成，人们发展了多种不同的成像引导的肿瘤光热治疗技术。由于成像和光热治疗需要不同的激光进行激发，所以这些成像引导的肿瘤光热治疗技术往往需要多种仪器的联合使用才能完成，不仅步骤繁琐，而且降低了肿瘤治疗的特异性，限制了其在临床中的应用。金纳米棒在近红外区有强烈的吸收，并且具有良好的光热转化效率，是光热治疗中常用的一种纳米材料。此外，金纳米棒还具有很多独特的光学性质，作为显影剂广泛地应用于多种模式的肿瘤成像中，例如近红外光成像、核磁成像、CT成像以及拉曼成像。在这些成像模式中，拉曼成像，特别是表面增强拉曼（SERS）成像，因为具有极高的灵敏度、良好的光稳定性以及多目标同时检测的能力，被认为是一种理想的肿瘤成像检测手段。值得注意的是，金纳米棒在近红外光的激发下可以同时产生光热转化效应以及拉曼增强效应。金纳米棒在近红外激发光下的这种独特的光学性质为开发肿瘤细胞拉曼成像检测与实时光热治疗一体化平台提供了可能。十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）是金纳米棒材料的合成过程中一种常用的模板剂分子。然而，CTAB分子具有强烈的细胞毒性，在金纳米棒应用于生物实验之前必须去除。聚多巴胺是多巴胺单体分子在碱性条件下自聚合的一种聚合物大分子，具有良好的生物相容性，在生理盐溶液中具有良好的稳定性，其表面的邻苯二酚集团在弱碱性条件下可以转变为醌基，通过醌基同蛋白末端的氨基或巯基的偶联作用，可以将抗体等蛋白分子连接到聚多巴胺表面。在这个过程中不需要加入任何其他的活化分子，可以最大限度的保持抗体分子的生物活性。为了实现肿瘤的特异性检测以及有效治疗，本专利技术设计了基于聚多巴胺包覆的金纳米棒的肿瘤细胞拉曼成像检测与实时光热治疗一体化平台，简化了肿瘤检测和治疗的步骤，提高了肿瘤检测和治疗的特异性和效果，进一步减少了对健康组织的损伤。实验结果显示，该一体化平台具有巨大的临床应用潜力。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种聚多巴胺包覆的金纳米棒材料及其制备方法，以及在构建肿瘤细胞拉曼成像检测与实时光热治疗平台中应用。本专利技术提出的聚多巴胺包覆的金纳米棒的制备方法，具体步骤如下：（1）金纳米种子的合成：在室温下，将1-10mL氯金酸溶液（0.5-1mM）同1-10mLCTAB溶液（0.2-0.5M）充分混匀，随后加入0.5-1mL预冷的硼氢化钠溶液（0.01-0.05M），28-37℃避光反应2-5小时，得到棕色的金纳米种子溶液；（2）金纳米棒（长宽比3-5）的合成：将1-10mL氯金酸溶液（1-2mM）同1-10mLCTAB溶液（0.2-0.5M）充分混匀，加入0.1-0.5mL硝酸银溶液（5-20mM）充分混匀，加入0.05-0.1mL抗坏血酸溶液（0.1-0.2M，现用现配）充分混匀，加入0.01-0.02mL步骤（1）中合成的金纳米种子溶液，充分混匀后28-37℃反应过夜，得到长宽比为3-5的金纳米棒材料，8000-10000rpm离心，用水洗涤2-3遍；（3）金纳米棒表面聚多巴胺包覆：将洗涤后的金纳米棒材料重溶于Tris缓冲溶液中（10-20mM，pH8.0-10.0），加入0.01-0.02mL对巯基苯硼酸溶液（10-20mM），震荡反应1-2小时，随后加入0.05-0.02mL多巴胺溶液（1-2mg/mL），28-37℃震荡反应过夜，得到聚多巴胺包覆的金纳米棒材料；（4）抗体的修饰：采用醌基共价偶联的方法将上皮细胞粘附分子抗体（anti-EpCAM）修饰于金纳米棒材料表面，将聚多巴胺包覆的金纳米棒材料重溶于PBS缓冲溶液中（0.02-0.05mMmM），加入0.02-0.05mL抗体溶液，25-37℃偶联12-20h，即将抗体修饰到金纳米棒材料表面，并用牛血清白蛋白（BSA）进行封端，可实现对肿瘤靶细胞的特异性标记。本专利技术合成的金纳米棒材料，聚多巴胺的修饰可以有效地包覆金纳米棒表面的十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）分子，进而提高了金纳米棒材料的生物相容性和稳定性，该聚多巴胺包覆的金纳米棒材料在近红外激光（785nm）的激发下，同时具有良好的表面增强拉曼效应与光热转化效应，在聚多巴胺表面修饰抗体之后，材料可以实现对肿瘤靶细胞的特异性标记。正因为上述金纳米棒材料具有特异的性能，所以可用于构建肿瘤细胞拉曼成像检测与实时光热治疗平台，该平台包括：细胞培养基，用于孵育细胞；抗体修饰的聚多巴胺包覆的金纳米棒溶液，用于在近红外激光（785nm）的激发下，表面增强拉曼效应与光热转化效应，并用作肿瘤靶细胞特异性标记；拉曼显微镜载物台，用于放置细胞培养器皿；装备有近红外激光（785nm）的拉曼成像显微镜，其中，拉曼成像显微镜用于对细胞进行快速拉曼扫描，并利用对巯基苯硼酸的特征拉曼信号峰（1080cm-1）的信号强度进行成像，成像结果显示肿瘤细胞的位置；近红外激光（785nm）用于照射肿瘤细胞，利用金纳米棒的光热转化效应使材料升温，坏死肿瘤细胞。上述构建的肿瘤细胞拉曼成像检测与实时光热治疗平台，具体使用方法如下：（1）材料与细胞孵育：首先在玻底培养皿中加入105-106/mL的细胞，用细胞培养基培养过夜，使细胞贴壁生长。取10-30μL抗体修饰的聚多巴胺包覆的金纳米棒溶液，加入培养皿中，37℃条件下轻微震荡孵育1-2h,弃去上层培养基，用PBS洗涤三次后，并加入100-200uL的PBS；（2）肿瘤拉曼成像：将玻底培养皿放置于拉曼显微镜载物台上，调整焦距使细胞可以清晰的显现在视野中，选择合适的激发光（785nm）并调整相应的测试参数，利用拉曼显微镜点扫描的方法对细胞进行快速拉曼扫描，利用对巯基苯硼酸的特征拉曼信号峰（1080cm-1）的信号强度进行成像，成像结果显示肿瘤细胞的位置；（3）光热杀伤：根据拉曼成像结果，将激光定点到肿瘤细胞表面（1-2分钟/每个细胞），延长对靶细胞的激光照射时间（4-5分钟/每个细胞），利用金纳米棒的光热转化效应使材料升温，进而引起细胞坏死，达到肿瘤细胞光热杀伤的效果。本专利技术提供的基于聚多巴胺包覆的金纳米棒的肿瘤细胞拉曼成像检测与实时光热治疗一体化平台，利用近红外激光（785nm）作为激发光，对肿瘤组织进行快速的点扫描（1-2分钟每个细胞），通过拉曼成像图可以快速准确地辨别出肿瘤细胞的具体位置。随后，利用近红外激光（785nm）定点照射肿瘤细胞，延长照射时间（4-5分钟每个细胞），通过金纳米棒的光热转化效应实现肿瘤细胞的实时光热杀伤。由于金纳米棒的表面增强拉曼效应和光热转化效应都可以在近红外激光（785nm）的激发下产生，因此只需要一台装备有近红外激光（785nm）的拉曼成像显微镜，根据拉曼成像结果可以准确辨别出肿瘤靶细胞，随后仅需要延长激发光对肿瘤细胞的照射时间，便可以实现肿瘤细本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚多巴胺包覆的金纳米棒材料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：（1）金纳米种子的合成：在室温下，将1‑10mL浓度为0.5‑1 mM的氯金酸溶液同1‑10mL浓度为0.2‑0.5 M 的CTAB溶液充分混匀，随后加入0.5‑1mL浓度为0.01‑0.05 M的预冷的硼氢化钠溶液，28‑37℃避光反应2‑5小时，得到棕色的金纳米种子溶液；（2）金纳米棒的合成：将1‑10mL浓度为1‑2 mM的氯金酸溶液同1‑10mL浓度为0.2‑0.5M 的CTAB溶液充分混匀，加入0.1‑0.5 mL浓度为5‑20mM的硝酸银溶液充分混匀，加入0.05‑0.1 mL浓度为0.1‑0.2 M的抗坏血酸溶液充分混匀，加入0.01‑0.02 mL步骤（1）中合成的金纳米种子溶液，充分混匀后28‑37 ℃反应过夜，得到长宽比为3‑5的金纳米棒材料，8000‑10000rpm离心，用水洗涤2‑3遍；（3）金纳米棒表面聚多巴胺包覆：将洗涤后的金纳米棒材料重溶于浓度为10‑20mM，pH值为8.0‑10.0的Tris缓冲溶液中，加入0.01‑0.02 mL浓度为10‑20 mM的对巯基苯硼酸溶液，震荡反应1‑2小时，随后加入0.05‑0.02mL浓度为1‑2 mg/mL的多巴胺溶液，28‑37℃震荡反应过夜，得到聚多巴胺包覆的金纳米棒材料；（4）抗体的修饰：采用醌基共价偶联的方法将上皮细胞粘附分子抗体修饰于金纳米棒材料表面，将聚多巴胺包覆的金纳米棒材料重溶于浓度为0.02‑0.05 mM PBS缓冲溶液中，加入0.02‑0.05 mL抗体溶液，25‑37 ℃偶联12‑20 h，即将抗体修饰到金纳米棒材料表面，可实现对肿瘤靶细胞的特异性标记。...

【技术特征摘要】
1.一种聚多巴胺包覆的金纳米棒材料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：（1）金纳米种子的合成：在室温下，将1-10mL浓度为0.5-1mM的氯金酸溶液同1-10mL浓度为0.2-0.5M的CTAB溶液充分混匀，随后加入0.5-1mL浓度为0.01-0.05M的预冷的硼氢化钠溶液，28-37℃避光反应2-5小时，得到棕色的金纳米种子溶液；（2）金纳米棒的合成：将1-10mL浓度为1-2mM的氯金酸溶液同1-10mL浓度为0.2-0.5M的CTAB溶液充分混匀，加入0.1-0.5mL浓度为5-20mM的硝酸银溶液充分混匀，加入0.05-0.1mL浓度为0.1-0.2M的抗坏血酸溶液充分混匀，加入0.01-0.02mL步骤（1）中合成的金纳米种子溶液，充分混匀后28-37℃反应过夜，得到长宽比为3-5的金纳米棒材料，8000-10000rpm离心，用水洗涤2-3遍；（3）金纳米棒表面聚多巴胺包覆：将洗涤后的金纳米棒材料重溶于浓度为10-20mM，pH值为8.0-10.0的Tris缓冲溶液中，加入0.01-0.02mL浓度为10-20mM的对巯基苯硼酸溶液，震荡反应1-2小时，随后加入0.05-0.02mL浓度为1-2mg/mL的多巴胺溶液，28-37℃震荡反应过夜，得到聚多巴胺包覆的金纳米棒材料；（4）抗体的修饰：采用醌基共价偶联的方法将上皮细胞粘附分子抗体修饰于金纳米棒材料表面，将聚多巴胺包覆的金纳米棒材料重溶于浓度为0.02-0.05mMPBS缓冲溶液中，加入0.02-0.05mL抗体溶液，25-37℃偶联12-20h，即将抗体修饰到金纳米棒材料表面，可实现对肿瘤靶细胞的特异性标记。2.由权利要求1所述制备方法得到的聚多巴胺包覆的金纳米...

【专利技术属性】
技术研发人员：高明霞，孙长龙，张祥民，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：上海,31