CN103740363B - 一种基于核苷等生物分子的原位快速合成金银荧光纳米材料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于核苷等生物分子的原位快速合成金银荧光纳米材料及其制备方法和应用。本发明通过核苷等生物分子作为模板原位快速生成金银纳米合金,该纳米材料具有优良的生物相容性,稳定的荧光特性,可以实现对正常人与癌症等疾病患者体液的高灵敏快速检测,从而达到对相关生理指标的诊断;本发明的方法可对癌症等病人体液中的核苷及其他相关生物物质进行检测,实现对癌症等病人生理指标的快速、高灵敏、低成本、直观检测;本发明的方法应用简便易行、毒性低、灵敏度高、特异性强,可同时进行多形态与多模态的实时动态临床监测,具有广阔的医学临床应用价值和前景。
Description
技术领域
本发明涉及基于核苷等生物分子的原位快速合成金银荧光纳米材料的制备方法及其在癌症等疾病患者体液检测中的应用。具体涉及以核苷等生物分子为模板,荧光增强的金银纳米合金材料的制备,以及该方法用于制备对癌症等疾病患者体液的检测的试剂盒中的应用。
背景技术
众所周知,癌症早期症状不明显,很难被及时发现,且现行的常规组织病理学诊断方法成本高,过程冗余且很难检测病变组织以及细胞早期所发生的生化和分子异常,因此寻找方便、快捷、准确的癌症早期诊断方法意义重大,所以研究更先进的诊断方法,来实现准确、及时的癌症早期诊断及治疗一直是人们努力的方向之一。
生物体中含有一种顺式二羟基生物分子,如糖蛋白和糖肽,修饰核苷以及单糖和多糖等,这类化合物在许多生理过程中发挥着极其重要的作用。当人体生理健康状况发生病变时,这些顺式二羟基生物分子在体液中的含量就会发生改变。对人体中此类分子的监测,在一定程度上可以反映人体的健康状况。核苷是RNA结构的组成单元,当转运RNA发生降解时会释放修饰核苷,这些修饰核苷随尿液排出体外。当人体发生癌变时会加速转运RNA的降解,从而导致尿液中修饰核苷浓度增大。因此尿液中修饰核苷的水平一定程度上反映了人体的生理健康状况。
纳米材料因其自身具备的一些特殊性质在癌症检测等研究中备受瞩目。尤其是金银等贵金属纳米材料,生物相容性好,荧光特性稳定,在生物医学中具有广阔的应用前景:如在肿瘤等疾病的早期诊治中,可应用于体内肿瘤演化过程的分析检测或分子显像;提高药物治疗的靶向性,避开体内的生物或生理学屏障;还可以对治疗效果进行实时监测。癌症等疾病的早期诊断是实现其有效治疗的重要途径之一,因而,借助具有优良生物相容性的金银等纳米材料的优良特性,发展快速有效的检测诊断方法具有重要的价值和潜在的社会经济效益。
发明内容
发明目的:本发明提供了一种基于核苷等生物分子的原位快速合成金银荧光纳米材料的制备方法及其应用,该纳米材料具有优良的生物相容性,稳定的荧光特性,可以实现对正常人与癌症等疾病患者体液(如唾液,血液,尿液等)的高灵敏快速检测。
技术方案:一种基于核苷等生物分子的原位快速合成金银荧光纳米材料,以含有顺式二羟基生物分子的溶液或人体体液与金试剂水溶液混合,加入柠檬酸钠缓冲溶液反应得到具有微弱荧光的金纳米材料,再加入银试剂水溶液继续反应后得到荧光增强的金银荧光纳米材料。
所述的含有顺式二羟基生物分子的溶液包括糖蛋白、糖肽、核苷、单糖或多糖溶液。
所述的核苷包括腺嘌呤核苷,鸟嘌呤核苷,胞嘧啶核苷,胸腺嘧啶核苷,尿嘧啶核苷中的任一种。
所述的人体体液包括唾液,尿液,血清。
所述的金试剂包括氯金酸、八氯化四金、氯化金、三氯化金、一氯化金中的任意一种或者任意二种的混合溶液。
所述的银试剂为银氨溶液或硝酸银溶液或者二种的混合溶液。
含有顺式二羟基生物分子的溶液或人体体液与金试剂水溶液混合时按照其中含有的顺式二羟基生物分子的物质的量与金离子的物质的量之比为0.4~20:1的比例混合,银试剂的加入量与金离子的加入量相同。
一种制备所述的基于核苷的原位快速合成的金银荧光纳米材料的方法,步骤为:
第一步,将含有顺式二羟基生物分子的溶液或人体体液与金试剂水溶液混合,加入柠檬酸钠缓冲溶液控制pH6-7然后再充分混合,水浴加热或者室温放置;
第二步,反应一段时间后,向混合溶液中加入0.025mmol/L的银试剂水溶液,冷却即得到金银荧光纳米材料。
第二步中反应条件为37℃孵育3h或者80℃水浴加热5分钟。
所述的基于核苷的原位快速合成的金银荧光纳米材料在制备对癌症疾病患者体液检测试剂盒中的应用。
原理说明:生物体中含有诸多顺式二羟基生物分子,如糖蛋白和糖肽,修饰核苷以及单糖和多糖等,这类化合物在许多生理过程中发挥着极其重要的作用。当人体生理健康状况发生病变时,这些顺式二羟基生物分子在体液中的含量就会发生改变。以这些顺式二羟基生物分子作为模板,在还原剂的作用下,金、银离子被还原,利用金银等贵金属纳米材料的优良荧光特性,对生物体体液中的顺式二羟基生物分子进行监测,达到对疾病的诊断。
以不同浓度的核苷溶液与固定浓度的金试剂、柠檬酸钠缓冲液混合,再和固定浓度的银试剂反应得到金银荧光纳米材料,记录得到的荧光强度、颜色等特征,建立标准库。
分别以正常人的体液与与固定浓度的金试剂、柠檬酸钠缓冲液混合,再和固定浓度的银试剂反应得到金银荧光纳米材料,记录得到的荧光强度、颜色等特征,建立标准库。
再针对不同癌症患者的体液分别与固定浓度的金试剂、柠檬酸钠缓冲液混合,再和固定浓度的银试剂反应得到金银荧光纳米材料,记录得到的荧光强度、颜色等特征与之前采集到的标准库内的强度、颜色等进行比对,即可定性的判断病人的大体指征。就类似于pH试纸的应用。
有益效果:
将不同浓度的核苷生物分子,金试剂和柠檬酸钠缓冲液混合,一定时间后,形成具有微弱荧光的金纳米材料,然后加入银试剂,立刻产生稳定直观的紫外灯下裸眼可视的荧光。用癌症等疾病患者和正常人的血清替代上述实验中的核苷等生物分子,得到不同的荧光发射谱,实现了对癌症等疾病患者和正常人生理指标的检测区分。本发明发现和研制了核苷等生物分子为模板的原位合成贵金属金、银纳米合金材料,并利用其荧光特性实现对癌症等疾病患者和正常人体液的区分和检测。由于该方法具有操作简便、结果直观、灵敏度高、成本低等优点,在疾病的早期诊断中具有潜在的应用前景。
该方法首次以核苷等生物分子为模板,快速制备贵金属金银纳米合金材料并用于癌症等疾病患者生理指标的快速检测。
该发明可实现对癌症等疾病患者生理指标的无损伤、快速、高灵敏、简便、直观检测,进一步结合荧光、拉曼、超声、CT和核磁等,可进行多形态与多模态的同步诊断及准确靶向定位与治疗,具有广阔的医学应用前景。
附图说明
图1是本发明实施例1光学图与在365nm光激发下的荧光图,以及相对应的370nm激发下的荧光发射图谱;图中A:胞苷/金纳米材料;B:胞苷/金银纳米材料。
图2是本发明实施例11,12该方法用于癌症等疾病患者如白血病人与正常人血清检测区分中的结果图。通过荧光发射峰位置和荧光强度进行绘制的柱形图可以达到对癌症患者和正常人血清的区分。
具体实施方式
下面结合附图说明本发明的实施例。本发明保护范围不以实施例为限。
本实验的核苷等生物分子购自Sigma-Aldrich公司,氯金酸、八氯化四金、氯化金、三氯化金、一氯化金、硝酸银、银氨溶液、柠檬酸钠和柠檬酸等试剂购于国药集团化学试剂有限公司。
一种基于核苷等生物分子的原位快速合成金银荧光纳米材料的制备方法,其特征在于由如下步骤制得:
第一步,配制一定浓度的含有顺式二羟基生物分子的溶液,如糖蛋白、糖肽、核苷(腺嘌呤核苷,鸟嘌呤核苷,胞嘧啶核苷,胸腺嘧啶核苷,尿嘧啶核苷中任一种)、单糖或多糖溶液。金试剂和银试剂水溶液。
第二步,将含有顺式二羟基生物分子的溶液或人体体液与金试剂按照顺式而羟基生物分子与金离子摩尔比为0.4~20:1的浓度混合,加入一定量的柠檬酸钠溶液,调节pH值为6~7,将三者充分混合,然后水浴加热或者室温放置。
第三步,37℃孵育3小时或者80℃水浴加热5分钟后,向混合溶液中加入与金试剂等量的银试剂,冷却即得到荧光优良的金银纳米合金;其中加热时间,加热温度,核苷生物分子和金试剂,银试剂的比例都可以调节,只是得到材料的荧光颜色不同。
所述金试剂是氯金酸、八氯化四金、氯化金、三氯化金、一氯化金中的一种或者任意二种的混合溶液;所述银试剂是银氨溶液、硝酸银溶液中的一种或者二种的混合溶液。
所述的一种基于核苷(腺嘌呤核苷,鸟嘌呤核苷,胞嘧啶核苷,胸腺嘧啶核苷,尿嘧啶核苷中任一种)生物分子的原位快速合成金银荧光纳米材料方法以及该方法在癌症等检测中的应用
实施例1
一种基于核苷等生物分子的原位快速合成金银荧光纳米材料的制备方法,由如下步骤制得:
第一步,配制一定浓度的胞嘧啶核苷、金试剂和银试剂水溶液。
第二步,将胞嘧啶核苷和金试剂按照核苷与金离子摩尔比为16:1的比例混合,加入柠檬酸钠溶液调节pH值6~7,将三者充分混合,然后水浴加热或者室温放置。
第三步,37℃孵育3小时或者80℃加热5分钟后,向混合溶液中加入与金试剂等量的银试剂,冷却即得到荧光优良的金银纳米合金。
所述金试剂是氯金酸;所述银试剂是硝酸银溶液。所得材料在紫外灯下进行检测,具体检测结果见图1。
实施例2
第一步,配制一定浓度的胞嘧啶核苷生物分子,金试剂和银试剂水溶液。
第二步,将胞嘧啶核苷和金试剂按照摩尔比16:1的比例混合,加入一定量的柠檬酸钠溶液调节pH值6~7,将三者充分混合,然后水浴加热或者室温放置。
第三步,37℃孵育3小时或者80℃加热5分钟后,向混合溶液中加入与金试剂等量的银试剂,冷却即得到荧光优良的金银纳米合金;其中加热时间,加热温度,胞嘧啶核苷和金试剂,银试剂的比例都可以调节,只是得到材料的荧光颜色不同。
所述金试剂是八氯化四金;所述银试剂是硝酸银溶液。
实施例3
第一步,配制一定浓度的胞嘧啶核苷,金试剂和银试剂水溶液。
第二步,将胞嘧啶核苷和金试剂按照16:1的比例混合,加入一定量的柠檬酸钠溶液调节pH值6~7,将三者充分混合,然后水浴加热或者室温放置。
第三步,37℃孵育3小时或者80℃加热5分钟后,向混合溶液中加入与金试剂等量的银试剂,冷却即得到荧光优良的金银纳米合金;其中加热时间,加热温度,胞嘧啶核苷和金试剂,银试剂的比例都可以调节,只是得到材料的荧光颜色不同。
所述金试剂是氯化金;所述银试剂是硝酸银溶液。
实施例4
第一步,配制一定浓度的胞嘧啶核苷,金试剂和银试剂水溶液。
第二步,将胞嘧啶核苷和金试剂按照16:1的比例混合,加入一定量的柠檬酸钠溶液调节pH值6~7,将三者充分混合,然后水浴加热或者室温放置。
第三步,37℃孵育3小时或者80℃加热5分钟后,向混合溶液中加入与金试剂等量的银试剂,冷却即得到荧光优良的金银纳米合金;其中加热时间,加热温度,胞嘧啶核苷和金试剂,银试剂的比例都可以调节,只是得到材料的荧光颜色不同。
所述金试剂是三氯化金;所述银试剂是硝酸银溶液。
实施例5
第一步,配制一定浓度的胞嘧啶核苷,金试剂和银试剂水溶液。
第二步,将胞嘧啶核苷和金试剂按照16:1的比例混合,加入一定量的柠檬酸钠溶液调节pH值6~7,将三者充分混合,然后水浴加热或者室温放置。
第三步,37℃孵育3小时或者80℃加热5分钟后,向混合溶液中加入与金试剂等量的银试剂,冷却即得到荧光优良的金银纳米合金;其中加热时间,加热温度,胞嘧啶核苷和金试剂,银试剂的比例都可以调节,只是得到材料的荧光颜色不同。
所述金试剂是一氯化金;所述银试剂是硝酸银溶液。
实施例6
第一步,配制一定浓度的胞嘧啶核苷,金试剂和银试剂水溶液。
第二步,将胞嘧啶核苷和金试剂按照16:1的比例混合,加入一定量的柠檬酸钠溶液调节pH值6~7,将三者充分混合,然后水浴加热或者室温放置。
第三步,37℃孵育3小时或者80℃加热5分钟后,向混合溶液中加入与金试剂等量的银试剂,冷却即得到荧光优良的金银纳米合金;其中加热时间,加热温度,胞嘧啶核苷和金试剂,银试剂的比例都可以调节,只是得到材料的荧光颜色不同。
所述金试剂是氯金酸;所述银试剂是银氨溶液。
实施例7
第一步,配制一定浓度的胞嘧啶核苷,金试剂和银试剂水溶液。
第二步,将胞嘧啶核苷和金试剂按照16:1的比例混合,加入一定量的柠檬酸钠溶液调节pH值6~7,将三者充分混合,然后水浴加热或者室温放置。
第三步,37℃孵育3小时或者80℃加热5分钟后,向混合溶液中加入与金试剂等量的银试剂,冷却即得到荧光优良的金银纳米合金;其中加热时间,加热温度,胞嘧啶核苷和金试剂,银试剂的比例都可以调节,只是得到材料的荧光颜色不同。
所述金试剂是八氯化四金;所述银试剂是银氨溶液。
实施例8
第一步,配制一定浓度的胞嘧啶核苷,金试剂和银试剂水溶液。
第二步,将胞嘧啶核苷和金试剂按照16:1的比例混合,加入一定量的柠檬酸钠溶液调节pH值6~7,将三者充分混合,然后水浴加热或者室温放置。
第三步,37℃孵育3小时或者80℃加热5分钟后,向混合溶液中加入与金试剂等量的银试剂,冷却即得到荧光优良的金银纳米合金;其中加热时间,加热温度,胞嘧啶核苷和金试剂,银试剂的比例都可以调节,只是得到材料的荧光颜色不同。
所述金试剂是氯化金;所述银试剂是银氨溶液。
实施例9
第一步,配制一定浓度的胞嘧啶核苷,金试剂和银试剂水溶液。
第二步,将胞嘧啶核苷和金试剂按照16:1的比例混合,加入一定量的柠檬酸钠溶液调节pH值6~7,将三者充分混合,然后水浴加热或者室温放置。
第三步,37℃孵育3小时或者80℃加热5分钟后,向混合溶液中加入与金试剂等量的银试剂,冷却即得到荧光优良的金银纳米合金;其中加热时间,加热温度,胞嘧啶核苷和金试剂,银试剂的比例都可以调节,只是得到材料的荧光颜色不同。
所述金试剂是三氯化金;所述银试剂是银氨溶液。
实施例10
第一步,配制一定浓度的胞嘧啶核苷,金试剂和银试剂水溶液。
第二步,将胞嘧啶核苷和金试剂按照16:1的比例混合,加入一定量的柠檬酸钠溶液调节pH值6~7,将三者充分混合,然后水浴加热或者室温放置。
第三步,37℃孵育3小时或者80℃加热5分钟后,向混合溶液中加入与金试剂等量的银试剂,冷却即得到荧光优良的金银纳米合金;其中加热时间,加热温度,胞嘧啶核苷和金试剂,银试剂的比例都可以调节,只是得到材料的荧光颜色不同。
所述金试剂是一氯化金;所述银试剂是银氨溶液。
实施例11生物样本检测
将40μL癌症等疾病患者的血清与浓度为0.025mmol/L的金试剂按照核苷与金离子摩尔比16:1的比例混合,加入一定量的柠檬酸钠溶液调节pH值6~7,将三者充分混合,然后37℃水浴加热。孵育3小时后,向混合溶液中加入含有与金离子等物质的量的银离子的银试剂,冷却即得到荧光优良的金银纳米合金;所得材料在荧光仪下检测结果见图2。
所述金试剂是氯金酸;所述银试剂是硝酸银溶液。
实施例12
将40μL正常人的血清与浓度为0.025mmol/L的金试剂混合,按照核苷与金离子摩尔比16:1的比例混合,加入一定量的柠檬酸钠溶液调节pH值6~7,将三者充分混合,然后37℃水浴加热。孵育3小时后,向混合溶液中加入与金试剂等量的银试剂,冷却即得到荧光优良的金银纳米合金;其中加热时间,加热温度,金试剂,银试剂的比例都可以调节,只是得到材料的荧光颜色不同。
所述金试剂是氯金酸;所述银试剂是硝酸银溶液。
实施例13
将1.44mL癌症等疾病患者的尿液与浓度为0.025mmol/L的金试剂按照尿液中含有的核苷的物质的量与金离子的物质的量之比为0.4:1的比例混合,加入一定量的柠檬酸钠溶液调节pH值6~7,将三者充分混合,然后37℃水浴加热。孵育3小时后,向混合溶液中加入与金试剂等量的银试剂,冷却即得到荧光优良的金银纳米合金;其中加热时间,加热温度,金试剂,银试剂的比例都可以调节,只是得到材料的荧光颜色不同。
所述金试剂是八氯化四金;所述银试剂是银氨溶液。
实施例14
将1.44mL正常人的尿液与浓度为0.025mmol/L的金试剂按照尿液含有的核苷的物质的量与金离子的物质的量之比为20:1的比例混合,加入一定量的柠檬酸钠溶液调节pH值6~7,将三者充分混合,然后37℃水浴加热。孵育3小时后,向混合溶液中加入与金试剂等量的银试剂,冷却即得到荧光优良的金银纳米合金;其中加热时间,加热温度,金试剂,银试剂的比例都可以调节,只是得到材料的荧光颜色不同。
所述金试剂是氯化金;所述银试剂是硝酸银溶液与银氨溶液的混合液。
实施例15
将40μL癌症等疾病患者的唾液与浓度为0.025mmol/L的金试剂按照唾液中含有的核苷的物质的量与金离子的物质的量之比为4:1的比例混合,加入一定量的柠檬酸钠溶液调节pH值6~7,将三者充分混合,然后37℃水浴加热。孵育3小时后,向混合溶液中加入与金试剂等量的银试剂,冷却即得到荧光优良的金银纳米合金;其中加热时间,加热温度,金试剂,银试剂的比例都可以调节,只是得到材料的荧光颜色不同。
所述金试剂是氯金酸与三氯化金混合物;所述银试剂是硝酸银溶液。
实施例16
将40μL正常人的唾液与浓度为0.025mmol/L的金试剂按照唾液中含有的核苷的物质的量与金离子的物质的量之比为10:1的比例混合,加入一定量的柠檬酸钠溶液,将三者充分混合,然后37℃水浴加热。孵育3小时后,向混合溶液中加入与金试剂等量的银试剂,冷却即得到荧光优良的金银纳米合金;其中加热时间,加热温度,金试剂,银试剂的比例都可以调节,只是得到材料的荧光颜色不同。
所述金试剂是氯金酸;所述银试剂是硝酸银溶液。
由以上具体实例结果表明:以核苷为模板的荧光增强的金银混合溶液的制备对癌症患者通过体液对其生理指标进行检测具有良好的效果。
本发明以胞嘧啶核苷为模板原位合成荧光增强的金银纳米合金并把该方法用于癌症等疾病患者体液的检测,实现对其生理指标的直观快速诊断。该方法是首次在癌症等疾病患者体液检测中应用,方法简单,快速,直观,成本低,为癌症的诊断提供了高效可行的方法。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出:对于本技术领域的技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种基于核苷的原位快速合成的金银荧光纳米材料,其特征在于,以含有核苷的溶液与金试剂水溶液混合,加入柠檬酸钠缓冲溶液反应得到具有微弱荧光的金纳米材料,再加入银试剂水溶液继续反应后得到荧光增强的金银荧光纳米材料。
2.如权利要求1所述的基于核苷的原位快速合成的金银荧光纳米材料,其特征在于,所述的核苷包括腺嘌呤核苷、鸟嘌呤核苷、胞嘧啶核苷、胸腺嘧啶核苷、尿嘧啶核苷中的任一种。
3.如权利要求1所述的基于核苷的原位快速合成的金银荧光纳米材料,其特征在于,所述的金试剂包括氯金酸、八氯化四金、三氯化金、一氯化金中的任意一种或者任意二种的混合溶液。
4.如权利要求1所述的基于核苷的原位快速合成的金银荧光纳米材料,其特征在于,所述的银试剂为银氨溶液或硝酸银溶液或者银氨溶液和硝酸银溶液二种的混合溶液。
5.如权利要求1所述的基于核苷的原位快速合成的金银荧光纳米材料,其特征在于,含有核苷的溶液与金试剂水溶液混合时按照其中含有的核苷的物质的量与金试剂的物质的量之比为0.4~20:1的比例混合,银试剂的加入量与金试剂的加入量相同。
6.一种制备权利要求1~5任一所述的基于核苷的原位快速合成的金银荧光纳米材料的方法,其特征在于,步骤为:
第一步,将含有核苷的溶液与金试剂水溶液混合,加入柠檬酸钠缓冲溶液控制pH6-7然后再充分混合,水浴加热或者室温放置;
第二步,反应一段时间后,向混合溶液中加入0.025 mmol/L的银试剂水溶液,冷却即得到金银荧光纳米材料。
7.如权利要求6所述的制备基于核苷的原位快速合成的金银荧光纳米材料的方法,其特征在于,第二步中反应条件为37 ℃ 孵育3h或者80 ℃水浴加热5分钟。
8.权利要求1~5任一所述的基于核苷的原位快速合成的金银荧光纳米材料在制备对癌症疾病患者体液检测试剂盒中的应用。
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