荧光纳米金多模式分子探针研究

本项目旨在以荧光纳米金为基础，通过对荧光纳米金的顺磁标记，合成制备兼具荧光纳米金的优异发光性能、易于表面修饰、生物相容、低细胞毒性等特点和顺磁标记基团的生物活性自由基识别功能、细胞氧化还原状态响应活性、MRI造影功能及EPR响应活性等特点的发光纳米金新型多模式分子探针。通过对荧光纳米金的集簇式或多重顺磁标记，实现顺磁信号放大，提高灵敏度。通过表面靶向修饰，赋予多模式分子探针差异性识别功能。对发光纳米金的顺磁标记技术、靶向智能化原理与技术、多模式分子探针识别生物活性自由的作用机制、多模式分子探针表征细胞氧化还原状态的原理、多模式分子探针活体或组织影像功能等相关问题进行系统研究，创新分子探针设计思路，并通过该项研究进一步推进多模式智能化分子探针设计、分子识别与信号传导相关基础理论的研究，进一步推进发光纳米金光物理与光化学基础应用理论的研究。

根据研究计划的要求，本项目以荧光纳米金-氮氧自由基复合物系统研究为基础，旨在融合荧光纳米金所具有的吸收强且光谱宽、发射光谱较窄且可调、寿命长、stokes位移大、光稳定性好、表面易于修饰、生物相容性好、低细胞毒性等特点和氮氧自由基具有的对生物活性自由基、细胞氧化还原状态的识别功能，MRI造影与ESR响应活性等特点，发展新型多模式分子探针。对更有效、更快捷、更环保的发光纳米金的制备方法进行了系统研究。通过系统的制备条件实验的探索，将纳米金制备时间从原来的少则一天，多则几天，缩至最短为30 min；通过多肽或蛋白质修饰，使制备纳米金的过程更为环保，所制备的发光纳米金更具生物相容性，且易于功能化；通过表面修饰的优化，制备了覆盖400到800 nm的多肽修饰多色发光纳米金，并就TEM、红外光谱、XPS、荧光寿命、量子产率、光稳定性、化学稳定性等性质参量与形貌特征对各类发光纳米金进行了表征。对多肽修饰发光纳米金、蛋白质修饰发光纳米金的顺磁标记技术进行了系统研究，对多肽、蛋白质修饰智能型多模式分子探针的构建进行了探索。通过多重顺磁标记，实现了信号放大。发展了多肽修饰发光纳米金顺磁标记多模式分子探针，发展了蛋白质修饰近红外发光纳米金顺磁标记多模式分子探针。作为荧光顺磁标记多模式分子探针的系统研究，项目研究还拓展至了上转换发光纳米粒子-发光纳米金复合物、上转换发光纳米粒子顺磁标记多模式分子探针、发光碳量子点顺磁标记多模式分子探针、发光聚合物顺磁标记多模式分子探针研究。所发展的荧光-顺磁双模式响应型分子探针，具有弱荧光-强顺磁信号，当分子探针捕集自由基或与还原性小分子发生识别作用时，呈现出荧光信号增强与顺磁信号减弱的双模式响应；所发展的荧光-顺磁示踪型多模式分子探针，因表面修饰与多重标记，具有强荧光与强顺磁性，且具有较强的抗还原性；结合氮氧自由基的MRI造影活性，此类多模式分子探针，有望在细胞及分子水平自由基病理毒理研究领域、细胞氧化还原状态的病理毒理研究领域与影像诊断学研究领域得到应用。