基於金納米棒的癌症早期診斷新方法

2023-06-23 23:30:26 1

專利名稱：基於金納米棒的癌症早期診斷新方法
技術領域：
本專利屬於納米生物醫學領域。用於腫瘤和癌症的早期診斷，可診斷上皮組織腫 瘤和部分器官中的腫瘤，應用範圍包括皮膚癌、口腔癌、食道癌、胃癌、腸癌、乳腺癌、宮頸寺。
背景技術：
目前臨床上對癌症診斷的標準方法是採用醫學病理檢測的手段將手術切除的病 灶部位新鮮組織製作成切片，染色後在顯微鏡下觀察，但這種方法局限性很大這種診斷方 法耗時長，而且檢測結果帶有一定的主觀性對同一基底細胞癌病例，單一病理專家得出的 結論與其他專家得出的檢測結果的吻合率僅為65%。因此，臨床上需要一種新的檢測方法 能夠提供迅速和客觀的診斷信息，這必將大大提高病理診斷的速度和準確性。拉曼光譜是分析分子結構的重要手段之一，它稱之為「分子的指紋區」，拉曼散射 技術已經開始應用於生物組織的在體檢測和拉曼成像方面的研究中，其中兩個最重要的獨 特優點是①拉曼光譜的激發源可以位於近紅外波段，該範圍是生物組織的光學窗口，在這 個波段生物組織的吸收係數要比常用螢光波段的吸收係數小兩個數量級以上(如圖2所 示)；②可以採用表面增強技術，來提高拉曼光譜在體探測的靈敏度。表面增強拉曼光 譜(Surface Enhanced Raman Spectroscopy)是指當分子吸附在惰性金屬(如金，銀等) 的粗糙表面上時，其拉曼散射截面或者散射係數會增加5到6個數量級，如果在「熱點」位 置，則有可能增加14個數量級。在九十年代就已經達到了單分子探測的靈敏度，近年來利 用金納米棒等做基底，進入了亞細胞環境SERS的研究，這些在體探測體現了拉曼散射技術 作為超高靈敏度生物檢測技術的應用潛力。2009年，維吉尼亞州立聯邦大學Torres教授利用拉曼光譜研究了轉基因白鼠鐮 刀細胞的血紅蛋白細胞；利茲大學的Andrew教授利用拉曼光譜研究人類甲狀腺細胞的差 異性並且建立了精確模型。2010年，韋恩州立大學天文物理學院的Simeetha分析了良性上皮細胞，前列腺 上皮內瘤形成以及前列腺癌細胞的拉曼光譜特徵的兩種主要差異性特定波段的強度差異 性；特定波段的拉曼位移。之後將拉曼譜的差異性定量分類成前列腺癌Gleason評分6，7 和8級。這項研究標明拉曼光譜可以根據不同生物成分的含量來診斷前列腺癌的不同病變 階段。2010年夏威夷州立大學癌症研究中心Lori博士通過體外細胞組織培養研究了良性 鱗狀上皮細胞與人體宮頸癌細胞的拉曼光譜差異性。研究結果表明兩者之間的拉曼光譜強 度存在顯著的差異，例如在波數2800cm-1至3100cm-1區域，癌細胞的C-H鍵拉伸振動譜處對 應的波峰要比正常細胞低六個數量級。本發明採用雷射技術、納米技術和生物技術相結合，是一種新的癌症早期診斷方 法。金納米棒已經有了完善的化學製備方法，我們製作出了各類金納米棒，不但長徑比可控，而且尺寸已經可以製備出小到5nm，表面結合有拉曼探針分子和表面活性劑，可以長久 保存；700nm到900nm的雷射，也是一種成熟的技術，可以通過市場購買得到。結合我們的 前期工作，包括細胞實驗、老鼠實驗以及猴子實驗，說明本發明是可以實現的。本發明具有可診斷腫瘤種類多，毒副作用小，檢測周期短，可操控性強等優點，是 癌症早期診斷的有效方法之一。

發明內容
我們選擇3. 3，二 乙基硫醛三碳菁化碘(3. 3，-diethylthiatricarbocyanine iodide化學式C25H25IN2S2簡稱DTTC)作為附著於金納米棒上的拉曼探針分子(如圖3所 示)，根據癌細胞「非理性生長」的特點，注射進人體的金納米棒會被癌細胞迅速吸收並且儲 存於病灶組織(48 72小時)。然後，用近紅外波段拉曼激發光源照射檢測區域，即可以得 到金納米棒增強的拉曼探針分子DTTC的譜線(如圖4所示)，從而實現腫瘤的早期診斷。 正常組織和體液中的金納米棒將隨著尿液和糞便在72小時後排出體外。


圖1是不同尺寸的金納米球和不同長徑比的金納米棒的吸收光譜圖；圖2是在近紅外波段生物組織的吸收係數要比常用螢光波段的吸收係數小兩個 數量級以上的對比圖；圖3是表面結合有表面活性劑CTAP和拉曼探針分子DTTC的金納米棒示意圖；圖4是探測光波長632. 8nm，曝光時間IOOs時DTTC在波數範圍δδΟ-ΙδΟΟαιΓ1處金 納米棒的SERS、附著表面活性劑的金納米棒的SERS與液相色譜純級水的SERS的對比圖；圖5是癌症診斷過程具體實施例方式下面結合實施例進一步闡述發明的具體實施方案。1、選定 3. 3，二乙基硫酸三碳菁化碘(3. 3，-diethylthiatricarbocyanine iodide 化學式C25H25IN2S2簡稱DTTC)作為SERS活性探針分子配置金納米棒溶液；2、將金納米棒溶液(溶液與體重比例為1 1000)靜脈注射入人體；3、48 72小時後，金納米棒已經於病灶部位的癌細胞組織中富集起來；4、採用拉曼光譜儀對患者的疑似病灶部位進行檢測，對於探測信號明顯區域進行 多次重複檢測；5、將所獲得拉曼光譜與拉曼探針分子DTTC的拉曼光譜數據進行比對，對病患的 病情進行確診。6、排洩期在注射72小時後，正常組織中的大部分金納米棒將通過尿液和糞便排 出體外。
權利要求
一種基於金納米棒癌症早期診斷的新方法，其特徵在於通過靜脈，將表面結合有拉曼探針分子的金納米棒注射進人體，金納米棒在腫瘤中富集起來，通過探測金納米棒表面拉曼探針分子的表面增強拉曼散射光譜，實現腫瘤的早期診斷。
2.根據權利要求1所述的金納米棒，其特徵是選取直徑為5-7nm，長徑比為2_5的金納 米棒，其吸收譜位於近紅外波段(如圖1所示)，其表面結合表面活性劑CTAP和拉曼探針分 子 DTTC。
3.根據權利要求1所述，靜脈注射入病患體內的金納米顆粒溶膠與病患體重比例為 10-100Mg/Kg。
4.根據權利要求1所述，金納米棒溶膠在病患體內循環48 72小時後在病灶部位的 癌細胞中富集起來，正常組織中的金納米棒溶膠通過尿液和糞便排出體外。
5.根據權利要求1所述，拉曼光譜的激發光源選用在人體組織中有良好的透過率的近 紅外波段。全文摘要
本發明屬於納米生物醫學領域。現有的癌症早期診斷存在著靈敏度低、費用高、使用不方便等諸多缺點，而金納米棒表面增強拉曼散射技術已經可以實現單分子檢測的靈敏度。本發明利用癌細胞對金納米棒極強的吸收特性，通過靜脈注射，使得金納米棒在腫瘤組織中宣集起來，金納米棒表面附著有拉曼探針分子，通過對探針分子的拉曼光譜的測量，實現癌症的早期、高靈敏度檢測。所選用的金納米棒吸收峰在近紅外波段，從而可以使泵浦光和散射光較容易的進入和穿出人體。這為早期癌症的臨床診斷提供了一種全新、高效、便捷的方法。
文檔編號A61K49/00GK101972484SQ201010506488
公開日2011年2月16日 申請日期2010年10月14日 優先權日2010年10月14日
發明者劉麗偉, 張喜和, 張天幕, 楊家偉, 蔡紅星, 譚勇, 趙麗輝, 高健赫 申請人:長春理工大學