CN105738333B

CN105738333B - 一种红色荧光标记石墨烯‑二氧化钛纳米复合材料的方法

Info

Publication number: CN105738333B
Application number: CN201610075352.2A
Authority: CN
Inventors: 苏孝鹏; 王秉; 胡智文
Original assignee: Zhejiang Sci Tech University ZSTU
Current assignee: Zhejiang Sci Tech University ZSTU
Priority date: 2016-02-03
Filing date: 2016-02-03
Publication date: 2018-04-17
Anticipated expiration: 2036-02-03
Also published as: CN105738333A

Abstract

本发明涉及荧光标记领域，公开了一种红色荧光标记石墨烯‑二氧化钛纳米复合材料的方法，包括：1）将罗丹明B荧光素溶解于二甲基亚砜中配制得A溶液；2）将动物蛋白添加到碳酸钠水溶液中配制得B溶液；3）将A溶液滴加至B溶液中配制得C溶液，将C溶液进行透析，透析后得到罗丹明B标记的动物蛋白溶液；4）取石墨烯‑二氧化钛纳米复合材料分散于水中配制成D溶液，将罗丹明B标记的动物蛋白溶液加水稀释得到E溶液；将D溶液与E溶液混合处理，经离心分离后制得红色标记荧光的石墨烯‑二氧化钛纳米复合材料。本发明方法的标记物与标记对象的结合牢度高，且标记物不会对细胞产生显著影响，不影响实验结果的科学性。

Description

一种红色荧光标记石墨烯-二氧化钛纳米复合材料的方法

技术领域

本发明涉及荧光标记领域，尤其涉及一种红色荧光标记石墨烯-二氧化钛纳米复合材料的方法。

背景技术

二氧化钛纳米材料具有优异的光催化降解有机有害物质的性能，使其在环境污染治理方面发挥巨大的作用，也引起越来越多的科学家对其的关注。研究发现石墨烯与二氧化钛纳米复合材料的光催化降解效率有显著的增强，石墨烯-二氧化钛纳米复合材料的光催化降解有机有毒物质的效率可以是二氧化钛纳米颗粒的几倍之多。

同时，对于石墨烯-二氧化钛纳米复合材料的生物毒性的研究也是十分关键的。而观察石墨烯-二氧化钛纳米复合材料与细胞的相互作用是研究的主要手段，其中对石墨烯-二氧化钛纳米材料的荧光染色是观察石墨烯-二氧化钛纳米材料在细胞内部分布情况以及细胞对石墨烯-二氧化钛纳米复合材料胞吞情况最重要的步骤，然而石墨烯-二氧化钛纳米复合材料表面并没有与常见染色剂可进行标记的特性，所以解决对石墨烯-二氧化钛纳米复合材料的荧光染色以及使用不同颜色荧光标记石墨烯-二氧化钛纳米复合材料的问题对其与细胞的相互作用等研究中是十分关键的。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种红色荧光标记石墨烯-二氧化钛纳米复合材料的方法。本发明通过动物蛋白与罗丹明B荧光素的作用先制备合成罗丹明B荧光素标记的动物蛋白，然后利用石墨烯-二氧化钛纳米复合材料与蛋白质的吸附特性间接将罗丹明B荧光素标记在石墨烯-二氧化钛纳米复合材料上，该方法不会对细胞产生显著影响，不影响实验结果的科学性。

本发明的具体技术方案为：一种红色荧光标记石墨烯-二氧化钛纳米复合材料的方法，采用如下步骤：

1）将罗丹明B荧光素溶解于二甲基亚砜中配制得A溶液，避光保存，其中罗丹明B荧光素与二甲基亚砜的用量比为(0.5~1)/(1~5)mol/mL。

2）将动物蛋白添加到pH为8.5~9.5的碳酸钠水溶液中，并在室温下搅拌至完全溶解，配制得B溶液,其中动物蛋白与碳酸钠水溶液用量比为(0.1~0.5)/(10~20)mol/mL。

3）将所述A溶液转移至注射器中，将所述B溶液转移至容器中，在避光条件下将1~5体积份的A溶液滴加至10~20体积份的B溶液中，配制得C溶液，接着将所述C溶液转移至透析袋中，然后将所述透析袋浸没于pH为8.5~9.5的碳酸钠水溶液中进行透析，直至透析袋中溶液由浑浊转变为清澈透明后，取出透析袋，得到罗丹明B标记的动物蛋白溶液。

4）取石墨烯-二氧化钛纳米复合材料分散于水中配制成1~2mg/mL的D溶液，再将所述罗丹明B标记的动物蛋白溶液加水稀释浓度至2~5mg/mL，得到E溶液；在避光条件下将所述D溶液与所述E溶液按体积比1：（0.8~1.2）的比例混合处理12~60h，然后将混合溶液经离心分离后取固体，制得红色标记荧光的石墨烯-二氧化钛纳米复合材料。

本发明通过动物蛋白与罗丹明B荧光素的作用先制备合成罗丹明B荧光素标记的动物蛋白，然后利用石墨烯-二氧化钛纳米复合材料与蛋白质的吸附特性间接将罗丹明B荧光素标记在石墨烯-二氧化钛纳米复合材料上，该方法不会对细胞产生显著影响，不影响实验结果的科学性。

作为优选，步骤1）中罗丹明B荧光素与二甲基亚砜的用量比为(0.7~0.8)/(2~4)mol/mL。

作为优选，步骤2）中动物蛋白与碳酸钠水溶液用量比为(0.2~0.4)/(14~16)mol/mL。

作为优选，步骤3）中所述A溶液与所述B溶液的体积比为1:5。

作为优选，步骤3）中将所述A溶液滴加至所述B溶液的滴加速度为0.05-0.15mL/sec。

慢速滴加能够避免A溶液滴加到B溶液后发生团聚现象，只有在特定的慢速滴加才能使A溶液与B溶液均匀、充分地混合而不发生团聚。另一方面，慢速的滴加，也有利于动物蛋白能够被罗丹明B荧光素均匀地标记，避免大多数罗丹明B荧光素标记于少量的动物蛋白上。

作为优选，在步骤3）的透析过程中，所述透析袋的截留分子量为7000-10000Da；所述C溶液与碳酸钠水溶液的体积比为1:(50-150)。

作为优选，步骤4）中的石墨烯-二氧化钛纳米复合材料经过预处理：将石墨烯-二氧化钛纳米复合材料在盐酸水溶液中浸泡处理，然后经离心分离得到预处理的石墨烯-二氧化钛纳米复合材料。

作为优选，所述动物蛋白选自牛血清蛋白、血蓝蛋白、鸡卵白蛋白。

本发明预先将石墨烯-二氧化钛纳米复合材料与酸性溶液作用，减小了石墨烯-二氧化钛纳米复合材料表面的zate电位，减弱了动物蛋白与材料的电荷排斥作用，有利于材料与蛋白的结合，同时也能够使得标记物能够均匀地分布在标记对象上。

作为优选，所述盐酸水溶液的浓度为1mol/L，所述石墨烯-二氧化钛纳米复合材料与盐酸水溶液用量比为(2~5):( 20~50)mg/mL，浸泡时间为4~8h，离心转速为13000~16000g。

作为优选，步骤4）的离心分离过程具体为：将所述混合溶液在18000-20000g的转速下离心4-6min，分离出固体后，用PBS缓冲液对剩余溶液进行洗涤，然后反复进行离心、分离、洗涤，直至不再有固体分离出为止。

与现有技术对比，本发明的有益效果是：

1）罗丹明B荧光素与动物蛋白的化学键作用十分牢靠，再利用石墨烯和二氧化钛纳米材料对蛋白质的吸附性能，使石墨烯-二氧化钛纳米复合材料标记上红色荧光。

2）本发明用动物蛋白促使荧光剂与石墨烯-二氧化钛纳米复合材料的结合，不影响细胞实验的准确性。

3）使用化学药品较少，实验过程绿色环保。

4）方法简便、成本低、效果好。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的描述。

实施例1

一种红色荧光标记石墨烯-二氧化钛纳米复合材料的方法，采用如下步骤：

1）将0.75mol的罗丹明B荧光素溶解于3mL的二甲基亚砜中配制得A溶液，避光保存。

2）将0.3mol的牛血清蛋白添加到15mL的 pH为9的碳酸钠水溶液中，并在室温下搅拌至完全溶解，配制得B溶液。

3）将所述A溶液转移至注射器中，将所述B溶液转移至容器中，在避光条件下将A溶液以0.1mL/sec的速度滴加至B溶液中，配制得C溶液，接着将所述C溶液转移至截留分子量为9000Da的透析袋中，然后将所述透析袋浸没于100倍质量的pH为9的碳酸钠水溶液中进行透析，直至透析袋中溶液由浑浊转变为清澈透明后，取出透析袋，得到罗丹明B标记的牛血清蛋白溶液。

4）取石墨烯-二氧化钛纳米复合材料分散于水中配制成1.5mg/mL的D溶液，再将所述罗丹明B标记的牛血清蛋白溶液加水稀释浓度至3.5mg/mL，得到E溶液。在避光条件下将所述D溶液与所述E溶液按体积比1:1的比例混合处理36h，然后将混合溶液在19000g的转速下离心5min，分离出固体后，用PBS缓冲液对剩余溶液进行洗涤，然后反复进行离心、分离、洗涤，直至不再有固体分离出为止。

实施例2

3）将所述A溶液转移至注射器中，将所述B溶液转移至容器中，在避光条件下将A溶液以0.1mL/sec的速度滴加至B溶液中，配制得C溶液，接着将所述C溶液转移至截留分子量为8000Da的透析袋中，然后将所述透析袋浸没于100倍质量的pH为9的碳酸钠水溶液中进行透析，直至透析袋中溶液由浑浊转变为清澈透明后，取出透析袋，得到罗丹明B标记的牛血清蛋白溶液。

4）将2.5mg的石墨烯-二氧化钛纳米复合材料在35mL的浓度为1 mol/L的盐酸水溶液中浸泡处理6h，然后在15000g的转速下离心分离得到预处理的石墨烯-二氧化钛纳米复合材料。

5）取预处理后的石墨烯-二氧化钛纳米复合材料分散于水中配制成1.5mg/mL的D溶液，再将所述罗丹明B标记的牛血清蛋白溶液加水稀释浓度至3.5mg/mL，得到E溶液；在避光条件下将所述D溶液与所述E溶液按体积比1:1的比例混合处理36h，然后将混合溶液在19000g的转速下离心5min，分离出固体后，用PBS缓冲液对剩余溶液进行洗涤，然后反复进行离心、分离、洗涤，直至不再有固体分离出为止。

实施例3

1）将0.5mol的罗丹明B荧光素溶解于1mL的二甲基亚砜中配制得A溶液，避光保存。

2）将0.1mol的牛血清蛋白添加到10mL的 pH为8.5的碳酸钠水溶液中，并在室温下搅拌至完全溶解，配制得B溶液。

3）将所述A溶液转移至注射器中，将所述B溶液转移至容器中，在避光条件下将A溶液以0.05mL/sec的速度滴加至B溶液中，配制得C溶液，接着将所述C溶液转移至截留分子量为7000Da的透析袋中，然后将所述透析袋浸没于50倍质量的pH为8.5的碳酸钠水溶液中进行透析，直至透析袋中溶液由浑浊转变为清澈透明后，取出透析袋，得到罗丹明B标记的牛血清蛋白溶液。

4）取2mg石墨烯-二氧化钛纳米复合材料在50mL的浓度为1 mol/L的盐酸水溶液中浸泡处理4h，然后在13000g的转速下离心分离得到预处理的石墨烯-二氧化钛纳米复合材料。

5）取预处理后的石墨烯-二氧化钛纳米复合材料分散于水中配制成1mg/mL的D溶液，再将所述罗丹明B标记的牛血清蛋白溶液加水稀释浓度至2mg/mL，得到E溶液；在避光条件下将所述D溶液与所述E溶液按体积比1:0.8的比例混合处理12h，然后将混合溶液在18000g的转速下离心4min，分离出固体后，用PBS缓冲液对剩余溶液进行洗涤，然后反复进行离心、分离、洗涤，直至不再有固体分离出为止。

实施例4

1）将1mol的罗丹明B荧光素溶解于5mL的二甲基亚砜中配制得A溶液，避光保存。

2）将0.5mol的牛血清蛋白添加到20mL的 pH为9.5的碳酸钠水溶液中，并在室温下搅拌至完全溶解，配制得B溶液。

3）将所述A溶液转移至注射器中，将所述B溶液转移至容器中，在避光条件下将A溶液以0.15mL/sec的速度滴加至B溶液中，配制得C溶液，接着将所述C溶液转移至截留分子量为10000Da的透析袋中，然后将所述透析袋浸没于150倍质量的pH为9.5的碳酸钠水溶液中进行透析，直至透析袋中溶液由浑浊转变为清澈透明后，取出透析袋，得到罗丹明B标记的牛血清蛋白溶液。

4）取5mg石墨烯-二氧化钛纳米复合材料在20mL的浓度为1 mol/L的盐酸水溶液中浸泡处理8h，然后在16000g的转速下离心分离得到预处理的石墨烯-二氧化钛纳米复合材料。

5）取预处理后的石墨烯-二氧化钛纳米复合材料分散于水中配制成2mg/mL的D溶液，再将所述罗丹明B标记的牛血清蛋白溶液加水稀释浓度至5mg/mL，得到E溶液；在避光条件下将所述D溶液与所述E溶液按体积比1: 1.2的比例混合处理60h，然后将混合溶液在20000g的转速下离心6min，分离出固体后，用PBS缓冲液对剩余溶液进行洗涤，然后反复进行离心、分离、洗涤，直至不再有固体分离出为止。

实施例5

1）将0.7mol的罗丹明B荧光素溶解于2mL的二甲基亚砜中配制得A溶液，避光保存。

2）将0.2mol的血蓝蛋白添加到14mL的 pH为9的碳酸钠水溶液中，并在室温下搅拌至完全溶解，配制得B溶液。

3）将所述A溶液转移至注射器中，将所述B溶液转移至容器中，在避光条件下将A溶液以0.1mL/sec的速度滴加至B溶液中，配制得C溶液，接着将所述C溶液转移至截留分子量为10000Da的透析袋中，然后将所述透析袋浸没于120倍质量的pH为9的碳酸钠水溶液中进行透析，直至透析袋中溶液由浑浊转变为清澈透明后，取出透析袋，得到罗丹明B标记的血蓝蛋白溶液。

4）取3mg石墨烯-二氧化钛纳米复合材料在40mL的浓度为1 mol/L的盐酸水溶液中浸泡处理5h，然后在14000g的转速下离心分离得到预处理的石墨烯-二氧化钛纳米复合材料。

5）取预处理后的石墨烯-二氧化钛纳米复合材料分散于水中配制成1.5mg/mL的D溶液，再将所述罗丹明B标记的血蓝蛋白溶液加水稀释浓度至3mg/mL，得到E溶液；在避光条件下将所述D溶液与所述E溶液按体积比1:0.9的比例混合处理24h，然后将混合溶液在18000的转速下离心5min，分离出固体后，用PBS缓冲液对剩余溶液进行洗涤，然后反复进行离心、分离、洗涤，直至不再有固体分离出为止。

实施例6

1）将0.8mol的罗丹明B荧光素溶解于4mL的二甲基亚砜中配制得A溶液，避光保存。

2）将0.4mol的鸡卵白蛋白添加到16mL的 pH为9的碳酸钠水溶液中，并在室温下搅拌至完全溶解，配制得B溶液。

3）将所述A溶液转移至注射器中，将所述B溶液转移至容器中，在避光条件下将A溶液以0.05mL/sec的速度滴加至B溶液中，配制得C溶液，接着将所述C溶液转移至截留分子量为7000Da的透析袋中，然后将所述透析袋浸没于80倍质量的pH为9的碳酸钠水溶液中进行透析，直至透析袋中溶液由浑浊转变为清澈透明后，取出透析袋，得到罗丹明B标记的鸡卵白蛋白溶液。

4）取4mg石墨烯-二氧化钛纳米复合材料在35mL的浓度为1 mol/L的盐酸水溶液中浸泡处理4~8h，然后在15000g的转速下离心分离得到预处理的石墨烯-二氧化钛纳米复合材料。

5）取预处理后的石墨烯-二氧化钛纳米复合材料分散于水中配制成1.5mg/mL的D溶液，再将所述罗丹明B标记的鸡卵白蛋白溶液加水稀释浓度至4mg/mL，得到E溶液；在避光条件下将所述D溶液与所述E溶液按体积比1:1.1的比例混合处理48h，然后将混合溶液在20000g的转速下离心5min，分离出固体后，用PBS缓冲液对剩余溶液进行洗涤，然后反复进行离心、分离、洗涤，直至不再有固体分离出为止。

本发明中所用原料、设备，若无特别说明，均为本领域的常用原料、设备；本发明中所用方法，若无特别说明，均为本领域的常规方法。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims

1.一种红色荧光标记石墨烯-二氧化钛纳米复合材料的方法，其特征在于采用如下步骤：

1）将罗丹明B荧光素溶解于二甲基亚砜中配制得A溶液，避光保存，其中罗丹明B荧光素与二甲基亚砜的用量比为(0.5~1)/(1~5)mol/mL;

2）将动物蛋白添加到pH为8.5~9.5的碳酸钠水溶液中，并在室温下搅拌至完全溶解，配制得B溶液，其中动物蛋白与碳酸钠水溶液用量比为(0.1~0.5)/(10~20)mol/mL；

3）将所述A溶液转移至注射器中，将所述B溶液转移至容器中，在避光条件下将1~5体积份的A溶液滴加至10~20体积份的B溶液中，配制得C溶液，接着将所述C溶液转移至透析袋中，然后将所述透析袋浸没于pH为8.5~9.5的碳酸钠水溶液中进行透析，直至透析袋中溶液由浑浊转变为清澈透明后，取出透析袋，得到罗丹明B标记的动物蛋白溶液；

4）取石墨烯-二氧化钛纳米复合材料分散于水中配制成1~2mg/mL的D溶液，再将所述罗丹明B标记的动物蛋白溶液加水稀释浓度至2~5mg/mL，得到E溶液；在避光条件下将所述D溶液与所述E溶液按体积比1：（0.8~1.2）的比例混合处理12~60h，然后将混合溶液经离心分离后取固体，制得红色标记荧光石墨烯-二氧化钛纳米复合材料。

2.如权利要求1所述的一种红色荧光标记石墨烯-二氧化钛纳米复合材料的方法，其特征在于，步骤1）中罗丹明B荧光素与二甲基亚砜的用量比为(0.7~0.8)/(2~4)mol/mL。

3.如权利要求2所述的一种红色荧光标记石墨烯-二氧化钛纳米复合材料的方法，其特征在于，步骤2）中动物蛋白与碳酸钠水溶液用量比为(0.2~0.4)/(14~16)mol/mL。

4.如权利要求1所述的一种红色荧光标记石墨烯-二氧化钛纳米复合材料的方法，其特征在于，步骤3）中所述A溶液与所述B溶液的体积比为1:5。

5.如权利要求1或4所述的一种红色荧光标记石墨烯-二氧化钛纳米复合材料的方法，其特征在于，步骤3）中将所述A溶液滴加至所述B溶液的滴加速度为0.05-0.15mL/sec。

6.如权利要求1所述的一种红色荧光标记石墨烯-二氧化钛纳米复合材料的方法，其特征在于，在步骤3）的透析过程中，所述透析袋的截留分子量为7000-10000Da；所述C溶液与碳酸钠水溶液的体积比为1:(50-150)。

7.如权利要求1所述的一种红色荧光标记石墨烯-二氧化钛纳米复合材料的方法，其特征在于，步骤4）中的石墨烯-二氧化钛纳米复合材料经过预处理：将石墨烯-二氧化钛纳米复合材料在盐酸水溶液中浸泡处理，然后经离心分离得到预处理的石墨烯-二氧化钛纳米复合材料。

8.如权利要求7所述的一种红色荧光标记石墨烯-二氧化钛纳米复合材料的方法，其特征在于，所述盐酸水溶液的浓度为1mol/L，所述石墨烯-二氧化钛纳米复合材料与盐酸水溶液用量比为(2~5):( 20~50)mg/mL，浸泡时间为4~8h，离心转速为13000~16000g。

9.如权利要求1所述的一种红色荧光标记石墨烯-二氧化钛纳米复合材料的方法，其特征在于，步骤4）的离心分离过程具体为：将所述混合溶液在18000-20000g的转速下离心4-6min，分离出固体后，用PBS缓冲液对剩余溶液进行洗涤，然后反复进行离心、分离、洗涤，直至不再有固体分离出为止。

10.如权利要求1所述的一种红色荧光标记石墨烯-二氧化钛纳米复合材料的方法，其特征在于，所述动物蛋白选自牛血清蛋白、血蓝蛋白、鸡卵白蛋白。