CN105699349A - 一种牛血清白蛋白稳定的铜纳米簇荧光生物传感器及其制备方法和应用 - Google Patents

一种牛血清白蛋白稳定的铜纳米簇荧光生物传感器及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种牛血清白蛋白稳定的铜纳米簇荧光生物传感器及其制备方法和应用。它主要包括牛血清白蛋白稳定的铜纳米簇的制备；用于过氧化氢的灵敏检测。牛血清白蛋白稳定的铜纳米簇制法为以牛血清白蛋白作为稳定剂，以硫酸铜溶液作为铜源，制备具有荧光性质的铜纳米簇。本发明荧光铜纳米簇的制备方法简单、成本低，不需要任何还原剂，制备的荧光铜纳米簇具有毒性低、光稳定性好、量子产率高、生物相容性好等优点，利用该铜纳米簇可实现过氧化氢的高灵敏测定。该铜纳米簇作为荧光探针在食品安全、生化分析、细胞成像、临床诊断等领域具有广阔的应用前景。

Description

一种牛血清白蛋白稳定的铜纳米簇荧光生物传感器及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及材料科学领域和分析化学领域，具体为一种牛血清白蛋白稳定的铜纳米簇荧光生物传感器及其制备方法和应用。
背景技术
过氧化氢作为活性氧（ROS）家族中的一员，是一种广泛存在于食品、药品、血液及工业领域当中的常见化学物质。最新的研究表明，哺乳动物细胞内产生的过氧化氢在调节细胞增殖、分化和迁移等多种生理反应中起着关键作用。而且，人体内的过氧化氢浓度可以作为一个重要的指标来评价帕金森症、癌症和阿尔茨海默氏病等疾病的不同发病阶段。在工业生产过程中，过氧化氢常作为清洁剂和消毒剂使用，如包装和处理食品、药品和医疗设备，但是最终排放到水体和大气当中，从而导致严重的环境污染。因此发展快速、准确、灵敏的过氧化氢分析方法在生物分析、药物检测、临床诊断和环境监测领域具有潜在的应用价值。
目前，检测过氧化氢的方法主要有滴定法、分光光度法、化学发光法、比色法、电化学方法、细胞成像法以及荧光分析方法等。由于荧光分析方法具有灵敏度高、选择性好等优点，荧光传感探针作为最实用的分析方法已经被用于生物样品和环境样品中过氧化氢的检测。然而，传统的荧光材料存在背景干扰强，荧光寿命短，易光漂白等缺点。因此，开发毒性低、光稳定性好、量子产率高、生物相容性好的荧光纳米材料用于过氧化氢的简单、快速、灵敏具有重要意义。
荧光金属纳米簇由于其独特的物理、光学、电学性能，已经引起了广泛的研究兴趣。与荧光量子点和有机染料相比，荧光金属纳米簇具有毒性低、光稳定性好、斯托克斯位移大、量子产率高、生物相容性好等优点。由于其尺寸接近电子的费米波长，这些金属纳米簇具有尺寸可调的电子跃迁，从而表现出较强的发光性能。在这些金属纳米簇中，金纳米簇和银纳米簇具有优越的荧光和化学稳定性，已经广泛用于生物传感和生物成像研究。但是，金、银纳米材料价格比较昂贵。与金纳米簇和银纳米簇相比，铜纳米簇更便宜，在工业上的应用更广泛。但对于荧光铜纳米簇的研究报道较少。
因此基于牛血清白蛋白稳定的铜纳米簇荧光生物传感器的研究具有重要的实际意义；制备牛血清白蛋白稳定的荧光铜纳米簇，将其用于构建新型荧光生物传感器，用于过氧化氢的简单、快速、高灵敏检测，在临床诊断、药物检测、环境监测等领域具有广阔的应用前景。
发明内容
为了克服上述现有技术中的不足，本发明提供了一种能检测过氧化氢的高灵敏的荧光生物传感器的制备方法，使用牛血清白蛋白稳定的铜纳米簇为荧光探针，是一种高灵敏度、高选择性的荧光生物传感器。
本发明的目的是这样实现的：
一种牛血清白蛋白稳定的铜纳米簇荧光生物传感器，以牛血清白蛋白稳定的铜纳米簇为荧光探针构建生物传感器。
所述的铜纳米簇荧光生物传感器的制备方法为：移取10～100μL的荧光铜纳米簇溶液均匀分散在5mL的三次蒸馏水中。
所述的牛血清白蛋白稳定的荧光铜纳米簇制备方法，包括以下步骤：
（1）将1～5mL0.02M硫酸铜溶液加入到5～10mL15mg/mL牛血清白蛋白溶液中，室温搅拌5min；
（2）用1MNaOH溶液将步骤（1）中得到的溶液的pH值调整到12；
（3）将步骤（2）中得到的溶液在52～58?C搅拌反应36～60h，制得牛血清白蛋白稳定的荧光铜纳米簇。
所述的步骤（1）中0.02M硫酸铜溶液用量为1～5mL；15mg/mL牛血清白蛋白溶液用量为5～10mL。
所述的步骤（2）中溶液pH值为12。
所述的步骤（3）中反应温度为55?C；反应时间为48h。
所述的传感器可用于过氧化氢的灵敏检测，测定介质为0.01mol/L磷酸盐缓冲溶液（pH7.0）；采用波长扫描测定法，其测定参数为：激发波长335nm，波长扫描范围：375～600nm，激发狭缝宽度5nm，发射狭缝宽度5nm；扫描速率240nm/min；光电倍增管电压900V。
积极有益效果：
（1）制备方法简单，反应条件温和，价格便宜，不需要复杂昂贵的仪器；
（2）制备的铜纳米簇稳定性好、量子产率高、易于保存；
（3）不需要复杂的探针设计和染料标记等操作过程；
（4）采用铜纳米簇作为荧光探针，可以显著提高传感器的灵敏度和检出限。
附图说明
图1为牛血清白蛋白和牛血清白蛋白稳定的铜纳米簇的紫外－可见吸收光谱图；
图2为牛血清白蛋白稳定的荧光铜纳米簇的激发光谱和发射光谱图；
图3为牛血清白蛋白稳定的荧光铜纳米簇在不同条件下的荧光光谱图；
图中：a为牛血清白蛋白的紫外－可见吸收光谱图、b为牛血清白蛋白稳定的铜纳米簇的紫外－可见吸收光谱图、a1为牛血清白蛋白稳定的铜纳米簇的激发光谱、b1为牛血清白蛋白稳定的铜纳米簇的发射光谱图、a2为牛血清白蛋白稳定的铜纳米簇的荧光光谱图，b2为牛血清白蛋白稳定的铜纳米簇存在过氧化氢时的荧光光谱图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明做进一步的说明：
一种牛血清白蛋白稳定的铜纳米簇荧光生物传感器，以牛血清白蛋白稳定的铜纳米簇为荧光探针构建生物传感器。
所述的铜纳米簇荧光生物传感器的制备方法为：移取10～100μL的荧光铜纳米簇溶液均匀分散在5mL的三次蒸馏水中。
所述的牛血清白蛋白稳定的荧光铜纳米簇制备方法，包括以下步骤：
（1）将1～5mL0.02M硫酸铜溶液加入到5～10mL15mg/mL牛血清白蛋白溶液中，室温搅拌5min；
（2）用1MNaOH溶液将步骤（1）中得到的溶液的pH值调整到12；
（3）将步骤（2）中得到的溶液在52～58?C搅拌反应36～60h，制得牛血清白蛋白稳定的荧光铜纳米簇。
所述的步骤（1）中0.02M硫酸铜溶液用量为1～5mL；15mg/mL牛血清白蛋白溶液用量为5～10mL。
所述的步骤（2）中溶液pH值为12。
所述的步骤（3）中反应温度为55?C；反应时间为48h。
传感器可用于过氧化氢的灵敏检测，测定介质为0.01mol/L磷酸盐缓冲溶液（pH7.0）；采用波长扫描测定法，其测定参数为：激发波长335nm，波长扫描范围：375～600nm，激发狭缝宽度5nm，发射狭缝宽度5nm；扫描速率240nm/min；光电倍增管电压900V。
实施例1
本发明牛血清白蛋白稳定的铜纳米簇荧光生物传感器，以牛血清白蛋白稳定的铜纳米簇为荧光探针构建生物传感器。
所述的铜纳米簇荧光生物传感器的制备方法为：移取10μL的荧光铜纳米簇溶液均匀分散在5mL的三次蒸馏水中。
所述的牛血清白蛋白稳定的荧光铜纳米簇制备方法，包括以下步骤：
（1）将1mL0.02M硫酸铜溶液加入到5mL15mg/mL牛血清白蛋白溶液中，室温搅拌5min；
（2）用1MNaOH溶液将步骤（1）中得到的溶液的pH值调整到12；
（3）将步骤（2）中得到的溶液在52?C搅拌反应60h，制得牛血清白蛋白稳定的荧光铜纳米簇。
实施例2
本发明牛血清白蛋白稳定的铜纳米簇荧光生物传感器，以牛血清白蛋白稳定的铜纳米簇为荧光探针构建生物传感器。
所述的铜纳米簇荧光生物传感器的制备方法为：移取50μL的荧光铜纳米簇溶液均匀分散在5mL的三次蒸馏水中。
所述的牛血清白蛋白稳定的荧光铜纳米簇制备方法，包括以下步骤：
（1）将3mL0.02M硫酸铜溶液加入到7mL15mg/mL牛血清白蛋白溶液中，室温搅拌5min；
（2）用1MNaOH溶液将步骤（1）中得到的溶液的pH值调整到12；
（3）将步骤（2）中得到的溶液在55?C搅拌反应48h，制得牛血清白蛋白稳定的荧光铜纳米簇。
实施例3
本发明牛血清白蛋白稳定的铜纳米簇荧光生物传感器，以牛血清白蛋白稳定的铜纳米簇为荧光探针构建生物传感器。
所述的铜纳米簇荧光生物传感器的制备方法为：移取100μL的荧光铜纳米簇溶液均匀分散在5mL的三次蒸馏水中。
所述的牛血清白蛋白稳定的荧光铜纳米簇制备方法，包括以下步骤：
（1）将5mL0.02M硫酸铜溶液加入到10mL15mg/mL牛血清白蛋白溶液中，室温搅拌5min；
（2）用1MNaOH溶液将步骤（1）中得到的溶液的pH值调整到12；
（3）将步骤（2）中得到的溶液在58?C搅拌反应36h，制得牛血清白蛋白稳定的荧光铜纳米簇。
实施例4
牛血清白蛋白稳定的铜纳米簇的表征：图1为牛血清白蛋白和牛血清白蛋白稳定的铜纳米簇的紫外－可见吸收光谱图；其中a为牛血清白蛋白的紫外－可见吸收光谱图，b为牛血清白蛋白稳定的铜纳米簇的紫外－可见吸收光谱图，从图可以看出，牛血清白蛋白在280nm处有较强的紫外吸收，铜纳米簇合成后，280nm处的紫外吸收峰减小。图2为牛血清白蛋白稳定的荧光铜纳米簇的激发光谱和发射光谱图，从图可以看出，荧光铜纳米簇的激发波长为335nm，发射波长为410nm，进一步说明了荧光铜纳米簇的成功制备。
实施例5
如图3所示，本发明牛血清白蛋白稳定的铜纳米簇荧光生物传感器可用于过氧化氢的灵敏检测，测定介质为0.01mol/L磷酸盐缓冲溶液（pH7.0）；采用波长扫描测定法，其测定参数为：激发波长335nm，波长扫描范围：375～600nm，激发狭缝宽度5nm，发射狭缝宽度5nm；扫描速率240nm/min；光电倍增管电压900V。
在图3中，a2为牛血清白蛋白稳定的铜纳米簇的荧光光谱图，b2为牛血清白蛋白稳定的铜纳米簇存在过氧化氢时的荧光光谱图。从图中可知，过氧化氢对铜纳米簇具有显著的荧光猝灭作用，荧光信号较弱，说明该荧光铜纳米簇可用于过氧化氢的高灵敏检测。
本发明具有如下特点：（1）制备方法简单，反应条件温和，价格便宜，不需要复杂昂贵的仪器；（2）制备的铜纳米簇稳定性好、量子产率高、易于保存；（3）不需要复杂的探针设计和染料标记等操作过程；（4）采用铜纳米簇作为荧光探针，可以显著提高传感器的灵敏度和检出限。
以上实施例仅用于说明本发明的优选实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在所述领域普通技术人员所具备的知识范围内，本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替代和改进等，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围之内。

Claims (7)

1.一种牛血清白蛋白稳定的铜纳米簇荧光生物传感器，其特征在于：以牛血清白蛋白稳定的铜纳米簇为荧光探针构建生物传感器。
2.根据权利要求1所述的一种牛血清白蛋白稳定的铜纳米簇荧光生物传感器，其特征在于，所述的铜纳米簇荧光生物传感器的制备方法为：移取10～100μL的荧光铜纳米簇溶液均匀分散在5mL的三次蒸馏水中。
3.根据权利要求1所述的一种牛血清白蛋白稳定的铜纳米簇荧光生物传感器，其特征在于，所述的牛血清白蛋白稳定的荧光铜纳米簇制备方法，包括以下步骤：
（1）将1～5mL0.02M硫酸铜溶液加入到5～10mL15mg/mL牛血清白蛋白溶液中，室温搅拌5min；
（2）用1MNaOH溶液将步骤（1）中得到的溶液的pH值调整到12；
（3）将步骤（2）中得到的溶液在52～58?C搅拌反应36～60h，制得牛血清白蛋白稳定的荧光铜纳米簇。
4.根据权利要求3所述的一种牛血清白蛋白稳定的铜纳米簇荧光生物传感器，其特征在于：所述的步骤（1）中0.02M硫酸铜溶液用量为1～5mL；15mg/mL牛血清白蛋白溶液用量为5～10mL。
5.根据权利要求3所述的一种牛血清白蛋白稳定的铜纳米簇荧光生物传感器，其特征在于：所述的步骤（2）中溶液pH值为12。
6.根据权利要求3所述的一种牛血清白蛋白稳定的铜纳米簇荧光生物传感器，其特征在于：所述的步骤（3）中反应温度为55?C；反应时间为48h。
7.如权利要求1所述的一种牛血清白蛋白稳定的铜纳米簇荧光生物传感器的应用，其特征在于：用于灵敏检测过氧化氢，测定介质为0.01mol/L磷酸盐缓冲溶液（pH7.0）；采用波长扫描测定法，其测定参数为：激发波长335nm，波长扫描范围：375～600nm，激发狭缝宽度5nm，发射狭缝宽度5nm；扫描速率240nm/min；光电倍增管电压900V。
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