本發(fā)明屬于納米醫(yī)學、分子影像、核醫(yī)學領(lǐng)域，具體涉及一種可直接用于放射性核素碘標記的熒光碳點及其合成方法、腫瘤成像的應(yīng)用。

背景技術(shù)：

納米醫(yī)學是借助納米科技在分子水平上開展疾病預防、診治及改善健康狀況等醫(yī)學應(yīng)用的一門新型科學技術(shù)。由于納米材料有著較小的尺寸、較大的比表面積、可精確調(diào)控的形貌和獨特的物理化學性質(zhì)，在多個生物學及醫(yī)學領(lǐng)域(如生物熒光標記、活體多模態(tài)顯像、藥物和基因運輸、腫瘤多功能治療等方面)，均具有廣泛的應(yīng)用前景。

熒光碳量子點作為一種新型的超小碳納米顆粒，具有優(yōu)異的光電學性、良好的生物相容性及安全性、媲美小分子藥物的活體代謝能力和較低的制備成本等特點，所以在光學成像、金屬離子的生化分析檢測和光催化等領(lǐng)域都體現(xiàn)出重要的應(yīng)用價值。與傳統(tǒng)半導體量子點相比，碳量子點不含任何重金屬元素，細胞毒性小，易被細胞攝取，表面易進行各種修飾，更具有臨床應(yīng)用的潛力。

分子影像主要包含光學成像、磁共振成像、超聲成像、光聲成像、基于放射性核素的pet成像和spect成像等。相比其他成像手段來說，基于放射性核素的顯像主要具有以下優(yōu)勢：其對探針的靈敏度可以達到納克級別、無組織穿透深度限制，能適時地對體內(nèi)藥物的分布和代謝進行無損定量/半定量分析。

核素碘(包括¹²⁴i,¹²⁵i,¹³¹i)是較常用于臨床診療的核素。其中¹²⁴i半衰期4.1天，可用作pet成像；¹²⁵i半衰期60天，可發(fā)射俄歇電子及低能量的γ射線，是優(yōu)秀的內(nèi)照射治療用放射性核素并可用作spect成像；¹³¹i半衰期8.4天，可發(fā)射364kev的γ射線用于spect顯像診斷，并可發(fā)射192kev的β射線用于治療。碘標記化合物通常受到溫度和時間的影響而脫碘，因而需要低溫或冷凍干燥等條件保存。針對不同的靶向分子，通常需要根據(jù)被標記分子的結(jié)構(gòu)和生化性質(zhì)來選擇不同的標記方法，不僅操作復雜，而且提純有一定的難度。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種熒光碳點及其制備方法，該納米材料合成簡單，熒光效率高，生物相容性好，具有小分子的代謝特性。自身含有一定酪氨酸結(jié)構(gòu)，可高效地標記上核素碘，不用修飾其他可標碘的配體，并可進一步修飾各種靶向分子，有針對性地用于各種腫瘤的spect/pet成像和放射性治療。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案包括以下步驟：

(1)將檸檬酸和酪氨酸溶解在酸性水溶液中，攪拌均勻后，高溫反應(yīng)數(shù)小時，降至常溫后，純化處理反應(yīng)液，即得碳點。

(2)將步驟(1)中所得純化后的碳點與靶向分子耦連上。

(3)將步驟(2)中所得樣品取出少量，加入到含有氯胺t/氯甘脲的ep管中，加入核素碘反應(yīng)一段時間，即得標記上碘的熒光碳點。

進一步的，所述步驟(1)中檸檬酸與酪氨酸質(zhì)量比為1：1～5：1，水溶液ph為0～3(例如ph值為1、2)，反應(yīng)溫度為160～220℃，反應(yīng)時間為4～12h。純化方法優(yōu)選為透析或硅膠柱分離。

進一步的，所述步驟(2)碳點:表面配體:edc(1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽):nhs(n-羥基琥珀酰亞胺)的摩爾比1:1～3:1～5:1～5,在dmf(二甲基甲酰胺)中反應(yīng)過夜，透析后即得最終樣品，表面配體可以為葉酸、多肽、適配子、抗體等靶向分子，peg、paa等高分子。

進一步的，所述步驟(3)中碳點用量為10～100微克，氯胺t/氯甘脲的量為20～200微克，核素碘可以為¹²⁴i、¹²⁵i、¹³¹i，反應(yīng)時間為5～120min。

本發(fā)明的優(yōu)點和特點在于：

1、本發(fā)明采用極為簡單的水熱法一步合成出熒光碳量子點，有很高的熒光產(chǎn)率，有很好的水溶性和生物相容性，可用于細胞層面的標記。

2、本發(fā)明合成的碳點可以直接標記上核素碘，不用外接其他配體，標記率高，放射化學穩(wěn)定性強，表面更可以修飾各種靶向配體，針對不同腫瘤做靶向診療。

3、本發(fā)明合成的碳點在體內(nèi)有很好的物理穩(wěn)定性和放射化學穩(wěn)定性。不僅具有小分子類似的藥代動力學，可以很快從體內(nèi)代謝，具有很好的生物安全性，而且由于納米材料的高滲透長滯留效應(yīng)，能夠很好地在腫瘤區(qū)域富集，從而進行腫瘤顯像。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。

附圖1為本發(fā)明實施例1熒光碳點的tem圖

附圖2為本發(fā)明實施例1熒光碳點的熒光光譜圖

附圖3為本發(fā)明實施例1標記核素碘后的碳點的hplc圖，標記率高達100％

附圖4為本發(fā)明實施例1¹²⁵i標記的碳點在腫瘤鼠內(nèi)的spect顯像(左右圖分別為尾靜脈給藥后2h時間點時，老鼠不同橫切面的spect圖)

具體實施方式

現(xiàn)將本發(fā)明的具體實施例敘述如下，但本發(fā)明的實施方式不限于此。

實施例1

取0.5g檸檬酸和0.1g酪氨酸溶解于水中，調(diào)節(jié)ph＝1，使溶液呈澄清狀態(tài)，攪拌均勻后，置于高壓反應(yīng)釜中，在180℃溫度下反應(yīng)6h，待冷卻后，將所得碳點溶液用分子量為500的透析袋透析24h純化。

取10mg碳點溶于dmf中，加入20mgedc和20mgnhs進行活化兩小時，然后加入100mg甲氧基peg2000氨基，反應(yīng)過夜后，用分子量為2000的透析袋透析一天。

取10微克peg修飾的碳點(溶解在100微升水中)加入到涂有100微克氯甘脲的ep管中，然后向其中加入1mci的na¹²⁵i溶液，振蕩反應(yīng)半小時后，將溶液取出即得核素¹²⁵i標記的碳點。

熒光碳點的tem圖、熒光碳點的熒光光譜圖、標記核素碘后的碳點的hplc圖，標記的碳點在腫瘤鼠內(nèi)的spect顯像分別如圖1至圖4所示。

實施例2

取0.6g檸檬酸和0.3g酪氨酸溶解于水中，調(diào)節(jié)ph＝1.5，使溶液呈澄清狀態(tài)，攪拌均勻后，置于高壓反應(yīng)釜中，在160℃溫度下反應(yīng)12h，待冷卻后，將所得碳點溶液用硅膠柱進行純化。

取15mg碳點溶于dmf中，加入30mgedc和30mgnhs進行活化兩小時，然后加入150mg葉酸-peg2000-氨基，避光反應(yīng)過夜后，用分子量為2000的透析袋透析兩天。

取20微克葉酸修飾的碳點(溶解在100微升水中)加入到含有200微克氯胺t的ep管中，然后向其中加入1mci的na¹³¹i溶液，振蕩反應(yīng)10min后，將溶液取出即得核素¹³¹i標記的碳點。

實施例3

取0.4g檸檬酸和0.4g酪氨酸溶解于水中，調(diào)節(jié)ph＝1.5，使溶液呈澄清狀態(tài)，攪拌均勻后，置于高壓反應(yīng)釜中，在200℃溫度下反應(yīng)4h，待冷卻后，將所得碳點溶液用分子量為500的透析袋透析24h純化。

取12mg碳點溶于dmf中，加入25mgedc和25mgnhs進行活化兩小時，然后加入10mgc(rgdfk)多肽，避光反應(yīng)過夜后，用分子量為1000的透析袋透析兩天。

取15微克rgd修飾的碳點(溶解在120微升水中)加入到涂有150微克氯甘脲的ep管中，然后向其中加入1mci的na¹²⁴i溶液，振蕩反應(yīng)1h后，將溶液取出即得核素¹²⁴i標記的碳點。

實施例4

取0.5g檸檬酸和0.25g酪氨酸溶解于水中，調(diào)節(jié)ph＝1.2，使溶液呈澄清狀態(tài)，攪拌均勻后，置于高壓反應(yīng)釜中，在200℃溫度下反應(yīng)4h，待冷卻后，將所得碳點溶液用硅膠柱分離純化。

取10mg碳點溶于dmf中，加入30mgedc和30mgnhs進行活化兩小時，然后加入10mgegfr糖蛋白，避光反應(yīng)過夜后，用分子量為1000的透析袋透析兩天。

取15微克egfr修飾的碳點(溶解在120微升水中)加入到涂有100微克氯甘脲的ep管中，然后向其中加入1mci的na¹²⁵i溶液，振蕩反應(yīng)0.1h后，將溶液取出即得核素¹²⁵i標記的碳點。