一种改性金纳米材料/核酸探针纳米体系及其制备方法、应用技术

本发明专利技术提供了一种改性金纳米材料/核酸探针复合纳米材料，包括阳离子聚合物改性金纳米材料和复合在所述阳离子聚合物改性金纳米材料上的核酸探针；所述核酸探针通过静电作用复合在所述阳离子聚合物改性金纳米材料上。该改性金纳米颗粒/核酸探针纳米体系具有多种功能，可以通过肿瘤特异高表达的核酸分子microRNA‑21有效的区分肿瘤细胞和非肿瘤细胞；而且通过瘤内注射后进入肿瘤细胞，可以通过金纳米颗粒的光声成像实时监测肿瘤的位置，还可以通过荧光成像灵敏检测高表达核酸分子microRNA‑21类型的肿瘤；最后，在光声成像和荧光成像的双重指导下，利用金纳米颗粒良好的光热转换效率进行光热治疗，从而实现精准的光热治疗。

A modified gold nanomaterial / nucleic acid probe nano system and its preparation method and Application

The invention provides a modified gold nanomaterial / nucleic acid probe composite nanomaterial, including a cationic polymer modified gold nanomaterial and a nucleic acid probe composite on the cationic polymer modified gold nanomaterials, which are composite on the cationic polymer modified gold nanomaterials by electrostatic action. The modified gold nanoparticles / nucleic acid probe nanoscale system has many functions. It can distinguish tumor cells and non tumor cells by tumor specific high expression of nucleic acid molecule microRNA 21, and through intratumoral injection into tumor cells, the tumor location can be monitored in real time through the photoacoustic imaging of gold nanoparticles. The high expression of nucleic acid molecules microRNA 21 types of tumor can also be detected by fluorescence imaging. Finally, photothermal therapy is performed with the good photothermal conversion efficiency of gold nanoparticles under the guidance of photoacoustic imaging and fluorescence imaging, so as to achieve accurate photothermal treatment.

【技术实现步骤摘要】
一种改性金纳米材料/核酸探针纳米体系及其制备方法、应用
本专利技术属于纳米生物材料合成
，涉及一种改性金纳米材料/核酸探针纳米体系及其制备方法、应用，尤其涉及一种阳离子聚合物改性金纳米材料/核酸探针复合纳米材料及其制备方法、成像材料、应用。
技术介绍
Au是一种贵金属材料，化学性质非常稳定，Au纳米材料沿袭了其体相材料的这个性质，因此具有相对稳定，却具有非常丰富的化学物理性质。金纳米材料的表面等离子体共振波长从可见(550nm)到近红外(1550nm)连续可调，极高的表面电场强度增强效应(高至10e7倍)，极大的光学吸收和散射截面，以及从50％到100％连续可调的光热转换效率。由于这些独特的光学、光电、光热、光化学、以及分子生物学性质，Au纳米材料在材料科学界正受到强烈的关注，并引发众多科研工作者对之进行广泛和深入的研究，在生命科学、催化领域、传感器方面、光学元件、薄膜太阳能电池、纳米标准物、防伪、光信息存储和纳米光电子学等领域内有着广泛的应用，尤其是在生物标记、传感器构建、光学探针、电化学探针、组织修复、DNA、葡萄糖传感器等具体方面。光热治疗是一种利用近红外(NIR)光照射发热进行治疗的一种方法，有望代替传统的肿瘤治疗方法。NIR光的照射可以实现较深的组织穿透能力和较低的副作用(参见Z.Zhang,J.Wang,C.Chen,Adv.Mater.2013,25,3869.)。目前，文献报道有多种材料可用于光热治疗的材料包括金纳米材料、硫化铜纳米粒、碳纳米材料和钯纳米片等。金纳米材料作为一种常见的光热纳米材料，主要包括金纳米壳、金纳米粒、金纳米笼和金纳米棒等纳米结构。光声成像是一种将光转换为超声波的成像方法，具有穿透深度深、空间分辨率高等优点。肿瘤的精确诊断是肿瘤有效治疗的关键步骤和必要前提。通过肿瘤细胞异常表达的microRNA来区分肿瘤细胞和正常细胞近年来广受关注，因为microRNA的异常表达与肿瘤的发生和发展密切相关(参见BartelsCL1,TsongalisGJ.ClinChem.2009,55(4):623-31.)。其中，microRNA是一种长度约为22个核苷酸的非编码单链RNA分子。目前，通用的microRNA检测方法包括：实时荧光聚合酶链式反应(参见N.Rosenfeld,R.Aharonov,etal,Nat.Biotechnol.2008,26,462.)、Northern印迹法(参见G.S.Pall,C.Codony-Servat,etal,NucleicAcidsRes.2007,35,60.)、微阵列法(参见J.M.Thomson,J.Parker,etal,Nat.Methods2004,1,47.)等。但是这些方法基于细胞裂解物，无法实现原位(insitu)检测。然而，insitu检测更接近细胞中的真实水平，有利于研究microRNA在细胞内发挥作用的真实情况。因此，如何能够原位检测microRNA，实现多模式成像诊疗，为后续的肿瘤精准诊断提供可能，已成领域内诸多前沿学者在纳米生物材料合成
的进行突破性探索的方向之一。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种改性金纳米材料/核酸探针纳米体系及其制备方法、应用，特别是一种阳离子聚合物改性金纳米材料/核酸探针复合纳米材料，本专利技术提供的复合纳米材料可以实现荧光成像、光声成像功能，在此双模式成像的指导下，可以实现更灵敏的检测和更高效的治疗，为肿瘤的多模式成像的精准诊疗一体体系提供了重要的前提条件。本专利技术提供了一种改性金纳米材料/核酸探针复合纳米材料，包括阳离子聚合物改性金纳米材料和复合在所述阳离子聚合物改性金纳米材料上的核酸探针；所述阳离子聚合物改性金纳米材料带正电，所述核酸探针带负电，所述核酸探针通过静电作用复合在所述阳离子聚合物改性金纳米材料上。优选的，所述阳离子聚合物的分子量为600～35000Da；所述核酸探针为针对核酸分子microRNA-21类型肿瘤设计的核酸探针；所述金纳米材料和所述核酸探针的质量比为(1～100)：1。优选的，所述阳离子聚合物改性金纳米材料为阳离子聚合物与金通过硫金键键连后得到；所述金纳米材料包括金纳米颗粒和/或金纳米棒；所述核酸探针由双链DNA分子和单链DNA分子组成。优选的，所述金纳米棒的长径比为2～10；所述金纳米颗粒的粒径为100～200nm；所述阳离子聚合物包括聚乙烯亚胺、聚赖氨酸和壳聚糖中的一种或两种。优选的，所述双链DNA和单链DNA的摩尔比为1：(0.1～100)；所述双链DNA分子由标记荧光分子的第一单链DNA和标记淬灭团的第二单链DNA组成；所述单链DNA的序列包括CTTATCAGACTGATGTTGATTGG、CTTATCAGACTGATGTTGATTGGT、CTTATCAGACTGATGTTGATTGGA、CTTATCAGACTGATGTTGATTGGAT和CTTATCAGACTGATGTTGATTGGTA中的一种或多种。优选的，所述第一单链DNA的序列包括TATCAGACTGATGTTGATTGG、TATCAGACTGATGTTGATTGGT、TATCAGACTGATGTTGATTGGA、TATCAGACTGATGTTGATTGGAT和TATCAGACTGATGTTGATTGGTA中的一种或多种；所述第二单链DNA的序列包括CCAATCAACATCAGTCTGATAAGCTA、ACCAATCAACATCAGTCTGATAAGCTA、TCCAATCAACATCAGTCTGATAAGCTA、ATCCAATCAACATCAGTCTGATAAGCTA和TACCAATCAACATCAGTCTGATAAGCTA中的一种或多种；所述双链DNA分子的组成方式包括碱基互补配对。本专利技术提供了一种改性金纳米材料/核酸探针复合纳米材料的制备方法，包括以下步骤：1)将阳离子聚合物改性金纳米材料与缓冲液混合后，再加入核酸探针，再次混合后，得到改性金纳米材料/核酸探针复合纳米材料。优选的，所述阳离子聚合物改性金纳米材料由金纳米材料、硫源、阳离子聚合物、表面活性剂、活化剂和水进行反应后得到；所述阳离子聚合物改性金纳米材料和所述核酸探针的质量比为(1～100)：1；所述缓冲液包括三羟甲基氨基甲烷-盐酸缓冲液、三羟甲基氨基甲烷-盐酸-氯化钠缓冲液、三羟甲基氨基甲烷-盐酸-氯化镁缓冲液和三羟甲基氨基甲烷-盐酸-氯化钠-氯化镁缓冲液中的一种或多种；所述缓冲液的pH值为7.0～8.0；所述再次混合后还包括静置步骤；所述静置的时间为10～60分钟。本专利技术提供了一种成像材料，包括上述技术方案任意一项所述的改性金纳米材料/核酸探针复合纳米材料或上述技术方案任意一项所述的制备方法制备的改性金纳米材料/核酸探针复合纳米材料；所述成像材料包括光声成像造影剂和/或荧光成像造影剂。本专利技术还提供了上述技术方案任意一项所述的改性金纳米材料/核酸探针复合纳米材料、上述技术方案任意一项所述的制备方法制备的改性金纳米材料/核酸探针复合纳米材料或上述技术方案所述的成像材料在肿瘤监测和/或治疗领域中的应用；所述治疗包括光热治疗、超声治疗剂或光热超声联合治疗。本专利技术提供了一种改性金纳米材料/核酸探针复本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改性金纳米材料/核酸探针复合纳米材料，其特征在于，包括阳离子聚合物改性金纳米材料和复合在所述阳离子聚合物改性金纳米材料上的核酸探针；所述阳离子聚合物改性金纳米材料带正电，所述核酸探针带负电，所述核酸探针通过静电作用复合在所述阳离子聚合物改性金纳米材料上。

【技术特征摘要】
1.一种改性金纳米材料/核酸探针复合纳米材料，其特征在于，包括阳离子聚合物改性金纳米材料和复合在所述阳离子聚合物改性金纳米材料上的核酸探针；所述阳离子聚合物改性金纳米材料带正电，所述核酸探针带负电，所述核酸探针通过静电作用复合在所述阳离子聚合物改性金纳米材料上。2.根据权利要求1所述的复合纳米材料，其特征在于，所述阳离子聚合物的分子量为600～35000Da；所述核酸探针为针对核酸分子microRNA-21类型肿瘤设计的核酸探针；所述金纳米材料和所述核酸探针的质量比为(1～100)：1。3.根据权利要求1所述的复合纳米材料，其特征在于，所述阳离子聚合物改性金纳米材料为阳离子聚合物与金通过硫金键键连后得到；所述金纳米材料包括金纳米颗粒和/或金纳米棒；所述核酸探针由双链DNA分子和单链DNA分子组成。4.根据权利要求3所述的复合纳米材料，其特征在于，所述金纳米棒的长径比为2～10；所述金纳米颗粒的粒径为100～200nm；所述阳离子聚合物包括聚乙烯亚胺、聚赖氨酸和壳聚糖中的一种或多种。5.根据权利要求3所述的复合纳米材料，其特征在于，所述双链DNA和单链DNA的摩尔比为1：(0.1～100)；所述双链DNA分子由标记荧光分子的第一单链DNA和标记淬灭团的第二单链DNA组成；所述单链DNA的序列包括CTTATCAGACTGATGTTGATTGG、CTTATCAGACTGATGTTGATTGGT、CTTATCAGACTGATGTTGATTGGA、CTTATCAGACTGATGTTGATTGGAT和CTTATCAGACTGATGTTGATTGGTA中的一种或多种。6.根据权利要求5所述的复合纳米材料，其特征在于，所述第一单链DNA的序列包括TATCAGACTGATGTTGATTGG、TATCAGACTGATGTTGATTGGT、TATCAGACTGATGTTGATTGGA、TATCAGACTGATGTTGATTGG...

【专利技术属性】
技术研发人员：田华雨，燕楠，徐彩娜，林琳，陈学思，
申请(专利权)人：中国科学院长春应用化学研究所，
类型：发明
国别省市：吉林,22