新型BRET分子荧光纳米探针检测系统的构建及对肿瘤在体及早诊断的研究

目前肿瘤在体荧光成像诊断技术存在由活体在外源激发光下产生的背景荧光信号而造成的灵敏度（信噪比）低，所用荧光探针缺乏特异性而造成的靶向性差，荧光探针中的荧光团发射波长处于可见区而造成的深部组织显像不灵敏等缺陷。本研究拟在前期工作基础上，以近红外低毒（非镉）量子点、荧光素酶、叶酸和聚乙二醇（PEG）等为原料，采用一系列纳米合成和多功能基元集成技术，构建出灵敏度高、特异性强、不需体外激发且能深部组织显像的量子点-荧光素酶-叶酸-PEG纳米探针。该纳米探针在叶酸靶向作用下与体内肿瘤组织特异性结合，且偶合在纳米探针表面的荧光素酶与随后注入的酶底物结合产生生物发光，通过生物发光共振能量转移（BRET）激发纳米探针中的量子点发射近红外荧光，从而在分子和细胞水平上实现对在体肿瘤的超灵敏特异性及早诊断。本研究将通过一系列体外细胞实验和乳腺癌动物模型验证该BRET分子荧光纳米探针检测系统的实际功效。

本项目着力解决了目前肿瘤在体荧光成像诊断技术存在背景荧光信号而造成的灵敏度（信噪比）低，所用荧光探针缺乏特异性而造成的靶向性差，荧光探针中的荧光团发射波长处于可见区而造成的深部组织显像不灵敏等缺陷。我们合成了大量近红外荧光量子点，包括镉基与非镉近红外量子点。在量子点结构、组分方面进行了具体优化，以提高其荧光产率和光化学稳定性能。在量子点亲水性表面改性方面，我们首次采用惰性生物蛋白BSA，在超声物理作用下一步法改性量子点，获得了粒径小、胶体稳定性好、荧光产率高、抗非特异性吸附能力强的亲水性量子点。同时，我们进行了Renilla荧光素酶质粒大规模扩增、纯化及鉴定，继而成功构建了自发光量子点纳米探针QD-R-Luc8。该纳米探针与荧光素反应后，通过荧光共振能量转移而发射近红外荧光，无需外源光照射。该纳米探针在靶向作用下与体内肿瘤组织特异性结合，且偶合在纳米探针表面的荧光素酶与随后注入的酶底物结合产生生物发光，通过生物发光共振能量转移（BRET）激发纳米探针中的量子点发射近红外荧光，从而在分子和细胞水平上实现对在体肿瘤的超灵敏特异性及早诊断。本项目通过一系列体外实验和肿瘤动物模型验证了该BRET分子荧光纳米探针检测系统的可靠性。本项目在国内外杂志发表高水平SCI收录论文13篇，申请国家发明专利1项，超额完成了预期目标。