高量子效率、高生物相容性Ag2S近红外量子点的制备及其在生物活体成像中的应用研究

动物活体组织存在的特殊"近红外光学窗口"，使得前期研究很多的荧光发射峰位于可见光区的量子点不能应用于动物活体成像，而只能选择激发和发射光谱都位于近红外光区的荧光量子点进行活体组织的光学成像。但是，目前应用的近红外量子点的化学稳定性、生物相容性、生物毒性等问题一直没有得到很好的解决，特别是量子点元素组分如镉、汞、铅、碲和硒等，具有潜在的生物毒性。.本课题基于对半导体能带结构和生物学效应的充分考虑，选择具有近红外发射能带隙且元素组成为无毒的Ag2S作为一种新型的近红外量子点体系。采用微波辅助的单源前驱体合成策略，通过控制反应过程中的成核和生长条件，获得高量子效率的近红外Ag2S量子点；通过对量子点表面进行功能化修饰，制备得到高稳定性、高生物相容性、高靶向性的Ag2S近红外量子点；并且以裸鼠食管癌肝转移模型为研究对象，开展这种高量子效率、高生物相容性的Ag2S量子点在活体成像中的应用研究。

生物医学影像技术的出现极大的促进了医疗卫生事业的发展，其中近红外二区荧光(NIR-II, 1.0-1.4 μm)成像技术因其高的活体组织穿透深度、空间分辨率和低的自发背景荧光，被视为新一代最具发展潜力的医学诊疗手段。目前现有的近红外二区荧光探针普遍存在量子效率低、生物相容性差等问题，极大限制了其进一步生物医学及临床应用。本课题首次提出了一种新型的近红外荧光探针---Ag2S 量子点，并发展了一种单源前驱体可控制备半导体纳米金属硫化物的通用方法，采用热解单源前驱体合成策略，获得高量子效率、波长可调谐(900-1200 nm)的近红外Ag2S 量子点。通过对量子点表面进行功能化修饰，我们制备得到高稳定性、高生物相容性、高靶向性的Ag2S 近红外量子点。并且成功实现了不同小动物模型的结构及功能成像(如淋巴系统及血管网络等)，空间分辨率达到25 µm，时间分辨率达到50 ms。此外，利用Ag2S近红外量子点标记人间充质干细胞，实时动态监测了其在体内的分布变化，进一步探讨了干细胞对肝损伤修复的可能机制。