纳米金壳表面增强量子点荧光探针的构建及肿瘤诊疗一体化应用研究

Surface plasmons enchanced quantum dots fluorescence is an effective way to enchance the intensity and stability, reduce the biotoxicity and enlarge other biomedicine application of quantum dots. In this project, a novel nanoprobe will be constructed based on the quantum dots coated with gold nanoshell core/shell nanostructure. We plan to explore the gold nanoshell surface plasmon affect the fluorescence intensity, stability and life of quantum dot with different morphology, size and emission wavelength and function mechanism. Specificity antibodies of hepatoma carcinoma cell will be modified on the gold nanoshell surface by genetic engineering methods, combining with polyethylene glycol (PEG) "stealth effect", for efficient targeting, long-term circulation and reducing side effects of quantum dots. Meanwhile, the nanoprobe could be used as the fluorescence imaging/dark field imaging/computed tomography multimodal imaging contrast, guiding photothermal therapy (PTT) to kill cancer cells precisely. We believe the nanoprobe could not only achieve lower toxicity, efficient targeted liver cancer, precise diagnosis and therapy, but also explore new ways and new methods for the precision of diagnosis and therapy patterns, significantly promote the clinical application of nanoprobe based quantum dots.

表面等离子激元增强量子点荧光是当前增强量子点发光强度，提高荧光稳定性和降低生物毒性，扩大量子点生物医学应用的有效途径。本项目提出构建多功能量子点/金纳米壳探针，研究纳米金壳表面等离子共振体对不同形貌、尺寸以及发射波长量子点荧光强度、稳定性和荧光寿命的影响，探索表面等离子增强荧光的最佳条件和作用机制。利用基因工程方法在金纳米壳表面修饰肝癌细胞特异性抗体，结合聚乙二醇的“隐形”作用，实现对肝癌细胞的高效靶向长循环，降低毒副作用。同时，通过体内外荧光/暗场/CT多模态成像，靶向介导光热治疗，为实现肝癌的高效靶向、精确诊断、低毒治疗的精准诊疗模式开拓新途径和新方法，推进量子点/纳米金壳探针在恶性肿瘤诊疗一体化应用进程。

多模态成像技术已成为当前影像领域研究的热点和发展趋势。半导体量子点由于其优异的光学性能，在生物医学领域可作为荧光造影试剂，但存在重金属Cd元素生物安全性问题，以及高质量的量子点通常为油溶性，而生物应用则为水溶液体系的问题。如何增强量子点发光强度，降低生物毒性，扩大量子点在生物医学应用中。本项目基于金纳米结构的表面等离子共振效应，设计构建量子点@二氧化硅@金壳纳米结构材料，采用反相微乳液法对量子点进行二氧化硅1对1包覆，以及采用种子生长法在二氧化硅表面进行金壳生长，成功合成量子点@二氧化硅@金壳结构材料。同时，我们利用介孔二氧化硅进行量子点可控负载，再进行实心二氧化硅包覆，以及金壳生长，可实现内核为可控的介孔二氧化硅/量子点@二氧化硅@金壳结构材料。同时，利用生物安全性良好的陶瓷材料二氧化锆，对量子点@二氧化硅表面进行二氧化锆包覆，可作为荧光/CT双模式成像试剂。此外，本项目还利用超顺磁Fe3O4纳米颗粒作为核磁共振成像试剂，结合金纳米结构材料的CT造影，开展了可用于MR/CT/PA多模态成像的金磁复合纳米材料制备与应用研究工作。本项目利用金纳米结构如金纳米壳、金纳米棒，以及石墨烯、聚多巴胺等纳米材料，作为光热治疗试剂，进行肿瘤细胞的光热治疗，协同化学治疗，为癌症的精准诊疗一体化提供实验基础和理论依据。在项目执行期间，以第一作者或通讯作者身份在Journal of Colloid and Interface Science, Environmental Pollution, Nanotechnology，RSC advances等国际重要学术期刊发表6篇 SCI论文；申请中国发明专利1项；参加纳米生物医学相关领域学术会议2次。