CN109253993B - 纳米荧光探针及其制备方法和应用 - Google Patents

纳米荧光探针及其制备方法和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN109253993B
CN109253993B CN201811262322.8A CN201811262322A CN109253993B CN 109253993 B CN109253993 B CN 109253993B CN 201811262322 A CN201811262322 A CN 201811262322A CN 109253993 B CN109253993 B CN 109253993B
Authority
CN
China
Prior art keywords
nano
fluorescent probe
glutathione
sio
solution
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201811262322.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109253993A (zh
Inventor
王生杰
修阳
崔丙顺
夏永清
曹美文
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China University of Petroleum East China
Original Assignee
China University of Petroleum East China
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China University of Petroleum East China filed Critical China University of Petroleum East China
Priority to CN201811262322.8A priority Critical patent/CN109253993B/zh
Publication of CN109253993A publication Critical patent/CN109253993A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109253993B publication Critical patent/CN109253993B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/6428—Measuring fluorescence of fluorescent products of reactions or of fluorochrome labelled reactive substances, e.g. measuring quenching effects, using measuring "optrodes"
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/6428—Measuring fluorescence of fluorescent products of reactions or of fluorochrome labelled reactive substances, e.g. measuring quenching effects, using measuring "optrodes"
    • G01N2021/6432—Quenching

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By The Use Of Chemical Reactions (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)

Abstract

本发明提出一种纳米荧光探针及其制备方法和应用，提供的纳米荧光探针为复合纳米材料，以表面巯基修饰的SiO2纳米纤维为基体纤维，基体纤维表面修饰纳米金颗粒和Hg2+离子，所述的纳米金颗粒通过巯基与基体纤维连接，Hg2+离子通过与Au+形成金属键附着在纳米材料上；所述纳米金颗粒的粒径小于3nm，纳米荧光探针的径向尺寸为纳米级，轴向尺寸为微米级。该探针可用于谷胱甘肽的定性、定量检测，操作简单，灵敏度高，且可循环利用，具有较高的经济价值，其制备方法具有简单、节能、环境友好的优点。

Description

纳米荧光探针及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于分析化学中荧光探针传感技术领域，具体涉及一种纳米荧光探针及其制备方法和应用。
背景技术
谷胱甘肽(GSH)存在于所有的正常生物细胞中，能够保护生物体内蛋白质的巯基从而维持蛋白的各项生物学功能，同时GSH参与很多的生理过程包括生物质代谢、细胞内信号传导和基因调控。尤其是GSH的消耗与糖尿病、心血管病及神经组织退化等疾病密切相关，GSH作为一种生物标志分子，微量GSH的精确测量能为相关疾病的诊治提供帮助。
目前谷胱甘肽的检测方法主要有液相色谱法、毛细管电泳、表面增强拉曼光谱、电化学和比色法等，其中液相色谱、毛细管电泳和表面增强拉曼光谱扥需要使用昂贵的仪器，电化学方法主要利用GSH的氧化还原反应，限制了其检出浓度。荧光检测法由于其在研究中不会破坏样品，灵敏度高，因此被人们广泛采用。
纳米金由于其独特的物理、化学特性在检测方面得到了广泛的应用。尤其是粒径小于3纳米的金颗粒，量子效应导致其在光激发时产生荧光，小颗粒纳米金的这种荧光特性可被用来检测环境中汞离子的存在(参见Fang C.等，Nanosca/e Research Letters，2010，5：1856)。常见离子中只有汞与巯基的结合能力超过了金与巯基的结合能力，因此这种方法的显著优点是抗干扰性强(参见Dingbin L.等，《分析化学》，2010，82：9606)。类似的，汞离子猝灭的金纳米颗粒可用于环境中谷胱甘肽的检验(参见Dahui T.等，Langmuir，2012，28：3945)。但这类检测方法通常是一次性的，即只能用于一次检测，造成资源的浪费，增加了检测成本。开发能够重复利用的、更高灵敏度的检测方法具有重要的应用价值。
发明内容
本发明提供了一种纳米荧光探针及其制备方法和应用。该探针可用于谷胱甘肽的定性、定量检测，操作简单，灵敏度高，且可循环利用，具有较高的经济价值，其制备方法具有简单、节能、环境友好的优点。
为了达到上述目的，本发明提供了一种纳米荧光探针，该探针为复合纳米材料，以表面巯基修饰的SiO2纳米纤维为基体纤维，基体纤维表面修饰纳米金颗粒和Hg2+离子，所述的纳米金颗粒通过巯基与基体纤维连接，Hg2+离子通过与Au+形成金属键附着在纳米材料上；所述纳米金颗粒的粒径小于3nm，纳米荧光探针的径向尺寸为纳米级，轴向尺寸为微米级。
本发明还公开了所述的纳米荧光探针的制备方法，包括以下步骤：
制备基体纤维：在一维有机模板存在下，通过有机模板的分子识别、催化诱导作用制备表面巯基修饰的SiO2纳米纤维作为基体纤维；
合成纳米金溶液：以谷胱甘肽为还原剂还原氯金酸，合成谷胱甘肽保护的纳米金颗粒溶液；
修饰纳米金：将所述基体纤维分散于水中，与所述纳米金颗粒溶液混合，充分搅拌反应，使纳米金颗粒通过与巯基的耦合作用锚定在SiO2表面，经离心、洗涤、干燥处理，得到一维SiO2/Au纳米复合材料；
修饰Hg2+离子：在所述一维SiO2/Au纳米复合材料中加入汞离子溶液，充分搅拌反应，使过量的Hg2+离子通过与Au+形成金属键附着在纳米材料上，经离心、洗涤、干燥后得到一维SiO2/Au/Hg复合材料，即为纳米荧光探针。
作为优选，所述的制备基体纤维步骤包括：以一维两亲性短肽分子自组装体为模板，以巯基硅烷和SiO2前驱体为硅源，物料在室温、常压、近中性的水溶液体系中充分催化矿化并诱导沉积后，经离心、洗涤处理，得到表面巯基修饰的SiO2纳米纤维。
作为优选，所述的制备基体纤维步骤包括合成一维两亲性短肽分子自组装体的过程：所述一维两亲性短肽分子自组装体的合成过程包括：将两亲性短肽分子以4-16mM浓度溶解于水中，超声分散，调节pH值至5～9，室温下静置，得到一维两亲性短肽分子自组装体水溶液，所述短肽为XmYn型短肽，X为甘氨酸、丙氨酸、亮氨酸、异亮氨酸中的至少一种，Y为赖氨酸、精氨酸、组氨酸中的至少一种，m不大于6，n不大于2。
作为优选，所述的巯基硅烷为巯丙基三乙氧基硅烷、巯丙基三甲氧基硅烷中的至少一种，SiO2前驱体为正硅酸乙酯、正硅酸甲酯、正硅酸中的至少一种。
作为优选，所述的制备基体纤维步骤包括：
第一次矿化：在一维两亲性短肽分子自组装体水溶液中加入一定量的溶剂和一定量的SiO2前驱体，调节pH值至5～9，涡旋分散均匀，静置1～4天进行矿化反应；
第二次矿化：向完成第一次矿化所得的物料中加入一定量的巯基硅烷，混合均匀后，静置1～3天进行矿化反应；
后处理：完成第二次矿化所得物料经离心、洗涤处理，得到白色沉淀物即为表面巯基修饰的SiO2纳米纤维。
作为优选，所述的溶剂为甲醇、乙醇、丙醇中至少一种；所述巯基硅烷与SiO2前驱体的摩尔比为1∶10～1∶20。
作为优选，所述的合成纳米金溶液步骤包括：取一定量的谷胱甘肽溶液、氯金酸溶液、超纯水混合，谷胱甘肽与氯金酸的摩尔比为1∶5～1∶30，在30℃～90℃下反应1～12小时，得到谷胱甘肽保护的纳米金颗粒溶液，所述纳米金颗粒粒径小于3nm。
本发明还公开了所述的纳米荧光探针在谷胱甘肽检查中的应用，以含所述荧光探针的溶液作为检测液，原始检测液在紫外光激发下不发射荧光，将待检测物质加入检测液中，若待检测物质中含有谷胱甘肽，则检测液在紫外光激发下发射荧光。
作为优选，所述的检测液在紫外光激发下的荧光强度与检测液中谷胱甘肽的浓度成正比，所述纳米荧光探针可用于定量谷胱甘肽。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：
本发明提供了一种纳米荧光探针及其制备方法和应用。该探针可用于谷胱甘肽的定性、定量检测，操作简单，灵敏度高，且可循环利用，具有较高的经济价值，其制备方法具有简单、节能、环境友好的优点。
附图说明
图1为实施例的纳米荧光探针的高分辨电子显微镜照片；
图2为实施例的纳米荧光探针与谷胱甘肽作用后的高分辨电子显微镜照片；
图3为实施例的纳米荧光探针的能量色散X射线光谱；
图4为实施例的纳米荧光探针与谷胱甘肽作用后的能量色散X射线光谱；
图5为实施例的纳米荧光探针和谷胱甘肽作用前(NFD)后(NFD+GSH)的荧光光谱(激发波长400nm)；
图6为实施例的纳米荧光探针在600纳米处的荧光强度与谷胱甘肽浓度的关系曲线。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种纳米荧光探针，该探针为复合纳米材料，以表面巯基修饰的SiO2纳米纤维为基体纤维，基体纤维表面修饰Hg2+离子和纳米金颗粒，所述的纳米金颗粒通过巯基与基体纤维连接，Hg2+离子通过与Au+形成金属键附着在纳米材料上；所述纳米金颗粒的粒径小于3nm，纳米荧光探针的径向尺寸为纳米级，轴向尺寸为微米级。
上述实施例的荧光探针为SiO2/纳米金颗粒/Hg复合材料，通过结合汞离子猝灭SiO2/纳米金颗粒复合材料的荧光，制得原始状态的探针在紫外光激发下不具荧光发射能力的探针，当有谷胱甘肽存在时，谷胱甘肽可以夺取荧光探针中的汞离子，释放出具有强荧光发射能力的SiO2-Au杂化结构，导致荧光出现，且在一定的范围内该探针荧光强度线性依赖于谷胱甘肽的浓度，故可以应用这一特性对谷胱甘肽定量检测。与单独的金纳米颗粒相比，一维SiO2-Au杂化结构中金纳米粒子的配位基团覆盖密度增大，其中Au+的含量提高，再加上限域效应的影响，使得所制备的一维SiO2-Au的荧光强度大大提高。由于Au+与Hg2+特殊的结合能力，易于形成不发荧光的SiO2/Au/Hg杂化结构，而且对结合在其上的汞离子浓度更加敏感，当环境中存在谷胱甘肽时，由于谷胱甘肽与Hg2+的结合能力要强于Au与Hg的结合能力，导致汞从杂化结构中脱离产生有强荧光发射功能的一维SiO2-Au结构出现，表现出荧光发射性质，导致实施例的纳米荧光探针在谷胱甘肽的检测中对于谷胱甘肽的浓度变化响应更快，能在低浓度范围内保持良好的检出能力，且荧光强度与GSH浓度具有良好的线性关系，尤其适合于微量浓度谷胱甘肽的检测。同时，实施例的纳米荧光探针径向尺寸为纳米级，轴向尺寸达到了微米级，兼有较大的接触响应面积和可回收再利用的特点，在测试结束后，容易通过离心等手段分离出来，并通过添加汞离子活化使其恢复荧光检测活性，因此可循环利用，具有较高的经济价值。
基于上述实施例的纳米荧光探针的特性，该探针可应用于谷胱甘肽检测。以含所述荧光探针的溶液作为检测液，原始检测液在紫外光激发下不发射荧光，将待检测物质加入检测液中，若待检测物质中含有谷胱甘肽，则检测液在紫外光激发下发射荧光。该检测液在紫外光激发下的荧光强度与检测液中谷胱甘肽的浓度成正比，纳米荧光探针可用于定量谷胱甘肽。
该荧光探针应用于谷胱甘肽检测具有灵敏度高、响应速度快的优先，且在测试结束后探针材料可回收再循环利用，可节约资源和检测成本。
本发明实施例还提供了上述荧光探针的制备方法，包括以下步骤：
制备基体纤维：在一维有机模板存在下，通过有机模板的分子识别、催化诱导作用制备表面巯基修饰的SiO2纳米纤维作为基体纤维；
合成纳米金溶液：以谷胱甘肽为还原剂还原氯金酸，合成谷胱甘肽保护的纳米金颗粒溶液；
修饰纳米金：将所述基体纤维分散于水中，与所述纳米金颗粒溶液混合，充分搅拌反应，使纳米金颗粒通过与巯基的耦合作用锚定在SiO2表面，经离心、洗涤、干燥处理，得到一维SiO2/Au纳米复合材料；
修饰Hg2+离子：在所述一维SiO2/Au纳米复合材料中加入汞离子溶液，充分搅拌反应，使过量的Hg2+离子通过与Au+形成金属键附着在纳米材料上，经离心、洗涤、干燥后得到一维SiO2/Au/Hg复合材料，即为纳米荧光探针。
上述实施例的制备方法中，巯基硅烷的引入是为了获得表面巯基修饰的二氧化硅纳米材料，从而给纳米金颗粒和汞离子提供可靠的锚定位点，并进一步获得了SiO2/Au/Hg复合材料的纳米探针。该方法在室温、常压、近中性条件下合成了纳米荧光探针，整个合成过程具有简单、节能、环境友好的特点。
在一优选实施例中，所述的制备基体纤维步骤包括：以一维两亲性短肽分子自组装体为模板，以巯基硅烷和SiO2前驱体为硅源，物料在室温、常压、近中性的水溶液体系中充分催化矿化并诱导沉积，经离心、洗涤处理，得到表面巯基修饰的SiO2纳米纤维。本步骤中，一维两亲性短肽分子自组装体能够催化硅烷或二氧化硅的前驱体水解和缩聚反应，并诱导二氧化硅或巯基功能化的二氧化硅在短肽自组装体表面沉积，得到依附于组装体形貌的巯基功能化的二氧化硅纳米材料。在一优选实施例中，本步骤中所述的巯基硅烷为巯丙基三乙氧基硅烷、巯丙基三甲氧基硅烷中的至少一种，SiO2前驱体为正硅酸乙酯、正硅酸甲酯、正硅酸中的至少一种。
在一优选实施例中，所述的制备基体纤维步骤还包括合成一维两亲性短肽分子自组装体的过程，所述合成过程包括：将两亲性短肽分子以4-16mM浓度溶解于水中，超声分散，调节pH值至5-9，室温下静置，得到一维两亲性短肽分子自组装体水溶液，所述短肽为XmYn型短肽，X为甘氨酸、丙氨酸、亮氨酸、异亮氨酸中的至少一种，Y为赖氨酸、精氨酸、组氨酸中的至少一种，m不大于6，n不大于2。其中，所述pH值调至5～9较好，例如pH 5，pH 6，pH7，pH 8，pH 9均可制备出符合要求的一维两亲性短肽分子自组装体水溶液。
两亲性短肽可通过疏水作用、氢键、静电作用、分子手性等驱动组装成一维纳米结构，亲水的功能性基团分布在组装体的表面以稳定组装体结构，同时，这些功能性基团对于硅氧硅键的形成具有促进作用，通过这样一种分子，得到具有催化矿化能力的一维短肽自组装体，为后续二氧化硅的沉积提供模板和催化中心。通过亲水性氨基酸和疏水性氨基酸的变化，可用以调节自组装体的结构、尺寸和表面性质等。
在一优选实施例中，所述的制备基体纤维包括以下步骤：
第一次矿化：在一维两亲性短肽分子自组装体水溶液中加入一定量的溶剂和一定量的SiO2前驱体，调节pH值至5～9，涡旋分散均匀，静置1～4天进行矿化反应；
第二次矿化：向完成第一次矿化所得的物料中加入一定量的巯基硅烷，混合均匀后，静置1～3天进行矿化反应；
后处理：完成第二次矿化所得物料经离心、洗涤处理，得到白色沉淀物即为表面巯基修饰的SiO2纳米纤维。
具体的，在上述步骤中所述的溶剂为甲醇、乙醇、丙醇中至少一种；所述巯基硅烷与SiO2前驱体的摩尔比为1∶10～1∶20。
矿化反应的pH对产物的生成速率、产物形貌和结构具有重要影响，在本实施例中，pH值在5-9之间较好，所述巯基硅烷与SiO2前驱体的比例为1∶10～1∶20较好，例如pH 5，pH6，pH 7，pH 8，pH 9的条件下；巯基硅烷与SiO2前驱体的比例为1∶10、1∶12、1∶14、1∶16、1∶18、1∶20的条件下，均可制备出符合要求的一维二氧化硅纳米材料。上述实施例采用了分步矿化的方法，可以让巯基尽可能的分散在二氧化硅纤维表面，提高纳米金颗粒的锚接效率，同时减少巯基硅烷用量，降低成本；此外，因为巯基硅烷只有三个可反应基团，而二氧化硅前驱体为四个可反应基团，延迟引入巯基硅烷可获得具有更高反应程度(强度)的二氧化硅纳米纤维，强化生产的二氧化硅纤维的结构，有利于材料的重复利用。
在一优选实施例中，所述的合成纳米金溶液步骤包括：取一定量的谷胱甘肽溶液、氯金酸溶液、超纯水混合，谷胱甘肽与氯金酸的摩尔比为1∶5～1∶30，在30℃～90℃下反应1～12小时，得到谷胱甘肽保护的纳米金颗粒溶液，所述纳米金颗粒粒径小于3nm。
上述实施例为了得到能够发射荧光的纳米金，通过谷胱甘肽还原金离子并稳定生成的纳米金，防止纳米金团聚而失去荧光发射能力。具体的，首先配制一定浓度的谷胱甘肽溶液和氯金酸溶液，以1∶5-1∶30的摩尔比将它们与超纯水混合，然后在一定温度下反应一定时间。本领域技术人员可以理解的是，上述范围内配制的前驱体溶液均可制备纳米金，例如1∶5、1∶10、1∶15、1∶20、1∶25、1∶30等，除此之外，只要是谷胱甘肽与氯金酸的摩尔比处于上述范围的任意值均可。对于反应的温度和时间，本申请中并不做具体限定，通常是温度高需要的反应时间短，只要能够得到具有荧光发射能力的纳米金即可，合成效果可用荧光发射光谱中是否有明显的荧光发射峰进行判断验证。
在一优选实施例中，所述的修饰纳米金步骤中，基体纤维与所述纳米金颗粒溶液混合的反应温度为10℃-40℃，反应时间为3-8h。本实施例的目的在于将游离的纳米金通过巯基连接在一维二氧化硅纳米纤维上，本申请对于具体的反应温度和时间不做具体限定，反应效果采用荧光发射光谱进行验证。
在一优选实施例中，所述的修饰Hg2+离子步骤中，汞离子在反应液的浓度为1-5μM，反应温度为室温，反应时间为1-3小时。
上述实施例的目的是利用Hg2+的与巯基的结合能比纳米金大的特性，通过结合汞离子猝灭SiO2/纳米金颗粒复合材料的荧光，制得原始状态的探针在紫外光激发下不具荧光发射能力的探针。由于谷胱甘肽可以夺取荧光探针中的汞离子，释放出具有强荧光发射能力的SiO2-Au杂化结构，导致荧光出现，使该方法制得的SiO2/纳米金颗粒/Hg复合材料能够用于谷胱甘肽检测。
实施例1
一维纳米荧光探针的制备方法，包括以下步骤：
制备基体纤维：将两亲性短肽分子以16浓度溶解于水中，超声分散，调节pH值至7，室温静置，得到一维两亲性短肽分子自组装体水溶液，所述短肽为XmYn型短肽，X为异亮氨酸，Y为赖氨酸，m＝3，n＝1；在一维两亲性短肽分子自组装体水溶液中加入2毫升的乙醇和0.3mmol的正硅酸甲酯，调节pH值至8，涡旋分散均匀，静置2天进行矿化反应，完成第一次矿化；向完成第一次矿化所得的物料中加入0.03mmol的巯丙基三乙氧基硅烷，混合均匀后，静置2天进行矿化反应，完成第二次矿化；完成第二次矿化所得物料经离心、洗涤处理，得到白色沉淀物即为表面巯基修饰的SiO2纳米纤维，作为基体纤维；
合成纳米金溶液：取一定量的谷胱甘肽溶液、氯金酸溶液、超纯水混合，谷胱甘肽与氯金酸的摩尔比为1∶10，在60℃下反应10小时，得到谷胱甘肽保护的纳米金颗粒溶液，所述纳米金颗粒粒径小于3nm；
修饰纳米金：将步骤(1)所得的基体纤维分散于水中，与步骤(2)所得的纳米金颗粒溶液混合，25℃下搅拌反应6h，纳米金颗粒通过与巯基的耦合作用锚定在SiO2表面，经离心、洗涤、干燥处理，得到一维SiO2/Au纳米复合材料；
修饰Hg2+离子：在步骤(3)所得的一维SiO2-Au纳米复合材料中加入1毫升5微摩的汞离子溶液，25℃下搅拌反应1h后，经离心、洗涤、干燥后得到一维SiO2/Au/Hg复合材料，即为纳米荧光探针。
材料表征：上述实施例制得的纳米荧光探针的高分辨电子显微镜照片如图1所示，可以看出，称度较高的为金纳米颗粒，尺寸较小(<3nm)，称度较低的为二氧化硅纳米纤维，金纳米颗粒均匀地分散在二氧化硅纳米纤维表面，没有团聚现象出现，而在二氧化硅纤维之间的空白处，很少看到金纳米颗粒，表明金选择性地铆接在二氧化硅纳米纤维的表面。因为汞离子尺寸太小，在其高分辨投射电镜照片中并没有发现汞离子。所得的纳米荧光探针的透射电子显微镜照片如图1所示。上述实施例制得的纳米荧光探针的能量色散X射线光谱如图3所示，由图3可以看出，除了，硅元素、氧元素和金元素之外，发现有汞元素的存在，证明了实施例的纳米荧光探针的成功制备。
检测性能测试：
上述实施例的纳米荧光探针配置成浓度为0.1％的水溶液作为检测液，测试1ml检测液样品在加入10微升100mM的谷胱甘肽前后的荧光光谱(激发波长均为400纳米)，所得谱线如图5所示，由图5可以看出，原始的纳米荧光探针在紫外灯照射下无荧光反射，与谷胱甘肽作用后，具有较强的荧光发射现象出现。这是因为谷胱甘肽与汞离子的结合能力较强，能够夺取纳米荧光探针中的汞离子，导致具有较强荧光发射能力的SiO2-Au生成的缘故，由此证明该荧光探针可以用于检测谷胱甘肽。
上述实验完成后，将反应后的检测液样品经离心、洗涤、干燥回收与谷胱甘肽作用后的荧光探针，所回收的荧光探针的高分辨电子显微镜照片如图2所示，通过图2和图1比较可以看出，在反应前后其形貌没有明显变化，金纳米粒子仍然均匀地分散于二氧化硅表面，没有金纳米颗粒的团聚和离去，表明在反应后，金纳米颗粒的存在状态没有发生变化，即这种SiO2-Au-Hg的纳米结构可重复应用于谷胱甘肽的检测。回收的与谷胱甘肽作用后的荧光探针的能量色散X射线光谱如图4所示，由图4可以看出，金和硅元素的峰仍然存在，汞元素已经从纳米荧光探针中消失，验证了实施例的纳米荧光探针的工作机理：谷胱甘肽竞争性地夺取纳米荧光探针中的汞离子，导致具有荧光发射能力的SiO2/Au复合材料形成。
配制不同谷胱甘肽浓度的标准溶液，与实施例的纳米荧光探针混合后采用荧光分光光度计进行检测，测得实施例的纳米荧光探针在600纳米处的荧光强度与谷胱甘肽浓度的关系曲线如图6所示，图6列出了不同谷胱甘肽浓度时所对应的纳米荧光探针在600纳米处的荧光强度，从图中可以看出，随着谷胱甘肽浓度的增加，其荧光强度提高。尤其在浓度低于20μM时，其荧光强度与谷胱甘肽浓度保持良好的线性关系，遵循关系式y＝1.92E7+2.7E4，方差为0.9899，可以通过此关系式定量计算环境中谷胱甘肽的浓度，即本实施例的纳米荧光探针可用于谷胱甘肽的定量检测。
实施例2
一维纳米荧光探针的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备基体纤维：将两亲性短肽分子以8mM浓度溶解于水中，超声分散，调节pH值至6，室温静置，得到一维两亲性短肽分子自组装体水溶液，所述短肽为XmYn型短肽，X为异亮氨酸，Y为赖氨酸，m＝3，n＝1；在一维两亲性短肽分子自组装体水溶液中加入1mL的甲醇和0.4mmol的正硅酸甲酯，调节pH值至9，涡旋分散均匀，静置1天进行矿化反应，完成第一次矿化；向完成第一次矿化所得的物料中加入0.02mmol的巯基三乙氧基硅烷，混合均匀后，静置3天进行矿化反应，完成第二次矿化；完成第二次矿化所得物料经离心、洗涤处理，得到白色沉淀物即为表面巯基修饰的SiO2纳米纤维，作为基体纤维；
(2)合成纳米金溶液：取一定量的谷胱甘肽溶液、氯金酸溶液、超纯水混合，谷胱甘肽与氯金酸的摩尔比为1∶15，在70℃下反应7小时，得到谷胱甘肽保护的纳米金颗粒溶液，所述纳米金颗粒粒径小于3nm；
(3)修饰纳米金：将步骤(1)所得的基体纤维分散于水中，与步骤(2)所得的纳米金颗粒溶液混合，25℃下搅拌反应3h，纳米金颗粒通过与巯基的耦合作用锚定在SiO2表面，经离心、洗涤、干燥处理，得到一维SiO2/Au纳米复合材料；
(4)修饰Hg2+离子：在步骤(3)所得的一维SiO2-Au纳米复合材料中加入1毫升5微摩的汞离子溶液，25℃下搅拌反应30min后，经离心、洗涤、干燥后得到一维SiO2/Au/Hg复合材料，即为纳米荧光探针。
实施例3
一维纳米荧光探针的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备基体纤维：将两亲性短肽分子以4mM浓度溶解于水中，超声分散，调节pH值至5，室温静置，得到一维两亲性短肽分子自组装体水溶液，所述短肽为XmYn型短肽，X为丙氨酸，Y为赖氨酸，m＝5，n＝1；在一维两亲性短肽分子自组装体水溶液中加入1毫升乙醇和0.3mmol正硅酸，调节pH值至8，涡旋分散均匀，静置2天进行矿化反应，完成第一次矿化；向完成第一次矿化所得的物料中加入0.03mmol巯基三甲氧基硅烷，混合均匀后，静置3天进行矿化反应，完成第二次矿化；完成第二次矿化所得物料经离心、洗涤处理，得到白色沉淀物即为表面巯基修饰的SiO2纳米纤维，作为基体纤维；
(2)合成纳米金溶液：取一定量的谷胱甘肽溶液、氯金酸溶液、超纯水混合，谷胱甘肽与氯金酸的摩尔比为1∶5，在80℃下反应4小时，得到谷胱甘肽保护的纳米金颗粒溶液，所述纳米金颗粒粒径小于3nm；
(3)修饰纳米金：将步骤(1)所得的基体纤维分散于水中，与步骤(2)所得的纳米金颗粒溶液混合，25℃下搅拌反应2h，纳米金颗粒通过与巯基的耦合作用锚定在SiO2表面，经离心、洗涤、干燥处理，得到一维SiO2/Au纳米复合材料；
(4)修饰Hg2+离子：在步骤(3)所得的一维SiO2-Au纳米复合材料中加入1毫升5微摩的汞离子溶液，25℃下搅拌反应45min，经离心、洗涤、干燥后得到一维SiO2/Au/Hg复合材料，即为纳米荧光探针。
实施例4
(1)制备基体纤维：将两亲性短肽分子以8mM浓度溶解于水中，超声分散，调节pH值至7，室温静置，得到一维两亲性短肽分子自组装体水溶液，所述短肽为XmYn型短肽，X为异亮氨酸，Y为精氨酸，m＝4，n＝2；在一维两亲性短肽分子自组装体水溶液中加入1毫升乙醇和0.2mmol正硅酸甲酯，调节pH值至8，涡旋分散均匀，静置2天进行矿化反应，完成第一次矿化；向完成第一次矿化所得的物料中加入0.013mmol的巯丙基三乙氧基硅烷，混合均匀后，静置4天进行矿化反应，完成第二次矿化；完成第二次矿化所得物料经离心、洗涤处理，得到白色沉淀物即为表面巯基修饰的SiO2纳米纤维，作为基体纤维；
(2)合成纳米金溶液：取一定量的谷胱甘肽溶液、氯金酸溶液、超纯水混合，谷胱甘肽与氯金酸的摩尔比为1∶20，在70℃下反应6小时，得到谷胱甘肽保护的纳米金颗粒溶液，所述纳米金颗粒粒径小于3nm；
(3)修饰纳米金：将步骤(1)所得的基体纤维分散于水中，与步骤(2)所得的纳米金颗粒溶液混合，25℃下搅拌反应2h，纳米金颗粒通过与巯基的耦合作用锚定在SiO2表面，经离心、洗涤、干燥处理，得到一维SiO2/Au纳米复合材料；
(4)修饰Hg2+离子：在步骤(3)所得的一维SiO2-Au纳米复合材料中加入1毫升5微摩/升的汞离子溶液，25℃下搅拌反应2h后，经离心、洗涤、干燥后得到一维SiO2/Au/Hg复合材料，即为纳米荧光探针。
实施例5
(1)制备基体纤维：将两亲性短肽分子以16mM浓度溶解于水中，超声分散，调节pH值至7，室温静置，得到一维两亲性短肽分子自组装体水溶液，所述短肽为XmYn型短肽，X为异亮氨酸，Y为赖氨酸，m＝4，n＝2；在一维两亲性短肽分子自组装体水溶液中加入1毫升甲醇和0.2mmol的正硅酸甲酯，调节pH值至9，涡旋分散均匀，静置3天进行矿化反应，完成第一次矿化；向完成第一次矿化所得的物料中加入0.011mmol的巯丙基三甲氧基硅烷，混合均匀后，静置3天进行矿化反应，完成第二次矿化；完成第二次矿化所得物料经离心、洗涤处理，得到白色沉淀物即为表面巯基修饰的SiO2纳米纤维，作为基体纤维；
(2)合成纳米金溶液：取一定量的谷胱甘肽溶液、氯金酸溶液、超纯水混合，谷胱甘肽与氯金酸的摩尔比为1∶10，在80℃下反应4小时，得到谷胱甘肽保护的纳米金颗粒溶液，所述纳米金颗粒粒径小于3nm；
(3)修饰纳米金：将步骤(1)所得的基体纤维分散于水中，与步骤(2)所得的纳米金颗粒溶液混合，25℃下搅拌反应4h，纳米金颗粒通过与巯基的耦合作用锚定在SiO2表面，经离心、洗涤、干燥处理，得到一维SiO2/Au纳米复合材料；
(4)修饰Hg2+离子：在步骤(3)所得的一维SiO2-Au纳米复合材料中加入1毫升5微摩/升的汞离子溶液，25℃下搅拌反应3h后，经离心、洗涤、干燥后得到一维SiO2/Au/Hg复合材料，即为纳米荧光探针。
可以理解的是，上述实施例中列举了各组分可选用的实际物质，采用上述所列举组分组成的配方可有效实现本申请所预期达到的技术效果。但也并不局限于上述所列举的，还可以是本领域技术人员可合理替换使用的其它物质。
以上所述，仅是本发明的实施例证而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明的技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (6)

1.一种纳米荧光探针的制备方法，其特征在于，所述纳米荧光探针用于谷胱甘肽的检查，所述制备方法包括以下步骤：
制备基体纤维：第一次矿化：在一维两亲性短肽分子自组装体水溶液中加入一定量的溶剂和一定量的SiO2前驱体，调节pH值至5～9，涡旋分散均匀，静置1～4天进行矿化反应；第二次矿化：向完成第一次矿化所得的物料中加入一定量的巯基硅烷，混合均匀后，静置1～3天进行矿化反应；后处理：完成第二次矿化所得物料经离心、洗涤处理，得到白色沉淀物即为表面巯基修饰的SiO2纳米纤维；所述一维两亲性短肽分子自组装体的合成过程包括：将两亲性短肽分子以4-16mM浓度溶解于水中，超声分散，调节pH值至5～9，室温下静置，得到一维两亲性短肽分子自组装体水溶液，所述短肽为XmYn型短肽，X为甘氨酸、丙氨酸、亮氨酸、异亮氨酸中的至少一种，Y为赖氨酸、精氨酸、组氨酸中的至少一种，m不大于6，n不大于2；
合成纳米金溶液：以谷胱甘肽为还原剂还原氯金酸，合成谷胱甘肽保护的纳米金颗粒溶液；
修饰纳米金：将所述基体纤维分散于水中，与所述纳米金颗粒溶液混合，充分搅拌反应，使纳米金颗粒通过与巯基的耦合作用锚定在SiO2表面，经离心、洗涤、干燥处理，得到一维SiO2/Au纳米复合材料；
修饰Hg2+离子：在所述一维SiO2-Au纳米复合材料中加入汞离子溶液，充分搅拌反应，使过量的Hg2+离子通过与Au+形成金属键附着在纳米材料上，经离心、洗涤、干燥后得到一维SiO2/Au/Hg复合材料，即为纳米荧光探针。
2.根据权利要求1所述的纳米荧光探针的制备方法，其特征在于，所述的巯基硅烷为巯丙基三乙氧基硅烷、巯丙基三甲氧基硅烷中的至少一种，SiO2前驱体为正硅酸乙酯、正硅酸甲酯、正硅酸中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的纳米荧光探针的制备方法，其特征在于，所述的溶剂为甲醇、乙醇、丙醇中至少一种；所述巯基硅烷与SiO2前驱体的摩尔比为1:10～1:20。
4.根据权利要求1所述的纳米荧光探针的制备方法，其特征在于，所述的合成纳米金溶液步骤包括：取一定量的谷胱甘肽溶液、氯金酸溶液、超纯水混合，谷胱甘肽与氯金酸的摩尔比为1:5～1:30，在30℃～90℃下反应1～12小时，得到谷胱甘肽保护的纳米金颗粒溶液，所述纳米金颗粒粒径小于3nm。
5.一种纳米荧光探针，其特征在于,采用如权利要求1至4中任一种制备方法制得，所述纳米荧光探针为复合纳米材料，以表面巯基修饰的SiO2纳米纤维为基体纤维，基体纤维表面修饰纳米金颗粒和Hg2+离子，所述的纳米金颗粒通过巯基与基体纤维连接，Hg2+离子通过与Au+形成金属键附着在纳米材料上；所述纳米金颗粒的粒径小于3nm，纳米荧光探针的径向尺寸为纳米级，轴向尺寸为微米级。
6.权利要求5所述的纳米荧光探针在谷胱甘肽检查中的应用，其特征在于，以含所述荧光探针的溶液作为检测液，原始检测液在紫外光激发下不发射荧光，将待检测物质加入检测液中，若待检测物质中含有谷胱甘肽，则检测液在紫外光激发下发射荧光。
CN201811262322.8A 2018-10-25 2018-10-25 纳米荧光探针及其制备方法和应用 Active CN109253993B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811262322.8A CN109253993B (zh) 2018-10-25 2018-10-25 纳米荧光探针及其制备方法和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811262322.8A CN109253993B (zh) 2018-10-25 2018-10-25 纳米荧光探针及其制备方法和应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109253993A CN109253993A (zh) 2019-01-22
CN109253993B true CN109253993B (zh) 2021-03-23

Family

ID=65046410

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811262322.8A Active CN109253993B (zh) 2018-10-25 2018-10-25 纳米荧光探针及其制备方法和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109253993B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110227815B (zh) * 2019-06-11 2021-04-27 东南大学 一种水分散性金纳米线的制备方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8582099B2 (en) * 2005-12-19 2013-11-12 Optotrace Technologies, Inc. Monitoring network based on nano-structured sensing devices
EP2718719B1 (en) * 2011-06-07 2018-10-17 Life Technologies Corporation Fluorogenic semiconductor nanocrystals
US9642916B2 (en) * 2012-12-12 2017-05-09 The Regents Of The University Of California Porphyrin modified telodendrimers
CN104267088B (zh) * 2014-04-22 2017-10-24 上海大学 检测谷胱甘肽的电化学生物传感器及其制备方法
CN106010512B (zh) * 2016-05-11 2018-10-02 中国石油大学(华东) 一种用于Hg2+检测的SiO2/Au纳米复合材料及其制备方法
CN106290182A (zh) * 2016-07-18 2017-01-04 西安交通大学 一种金纳米棒自组装的简易方法及其在汞离子检测中的应用
CN108014345B (zh) * 2016-10-28 2020-09-11 中国人民解放军军事医学科学院毒物药物研究所 一种载药二氧化硅纳米粒及其制备方法和用途

Also Published As

Publication number Publication date
CN109253993A (zh) 2019-01-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Li et al. Upconversion nanoprobes for biodetections
JP5356204B2 (ja) 蛍光色素化合物含有コロイドシリカ粒子の製造方法およびこれを用いた定量方法
CN100520366C (zh) 一种表面增强拉曼光谱生物探针及其制备方法
Akhgari et al. Fluorescent carbon dot as nanosensor for sensitive and selective detection of cefixime based on inner filter effect
CN102749317B (zh) 一种基于碳纳米管的表面增强拉曼散射探针的制备方法
WO2011107003A1 (zh) N-(4-氨基丁基)-n-乙基异鲁米诺功能化纳米金及其制备方法和应用
CN106010512B (zh) 一种用于Hg2+检测的SiO2/Au纳米复合材料及其制备方法
CN109991207A (zh) 一种用于检测酪氨酸酶的三明治结构的sers传感器及其制备和检测方法
Alarfaj et al. New immunosensing-fluorescence detection of tumor marker cytokeratin-19 fragment (CYFRA 21-1) via carbon quantum dots/zinc oxide nanocomposite
Hamishehkar et al. Carbon dots preparation as a fluorescent sensing platform for highly efficient detection of Fe (III) ions in biological systems
CN103937486B (zh) 一种荧光纳米探针及其制备方法和应用
Gupta et al. PC12 live cell ultrasensitive neurotransmitter signaling using high quantum yield sulphur doped carbon dots and its extracellular Ca2+ ion dependence
WO2010128604A1 (ja) 量子ドット内包シリカナノ粒子、その製造方法、およびそれを用いた生体物質標識剤
Nie et al. Novel preparation and electrochemiluminescence application of luminol functional-Au nanoclusters for ALP determination
CN109181678B (zh) 一种合成巯基-β-环糊精稳定的绿色荧光金纳米簇的方法及其应用
Liang et al. Zwitterionic daptomycin stabilized palladium nanoparticles with enhanced peroxidase-like properties for glucose detection
CN109517595A (zh) 基于双重检测机理构建的双响应比率荧光探针及其构建方法
WO2011077838A1 (ja) 蛍光物質内包シリカナノ粒子及び生体物質標識剤
CN109253993B (zh) 纳米荧光探针及其制备方法和应用
Li et al. Dyes as labels in biosensing
CN109725149A (zh) 一种基于金铂纳米花的侧向流动生物传感器
Zhang et al. Enhanced electrochemiluminescence of CdS quantum dots capped with mercaptopropionic acid activated by EDC for Zika virus detection
Wang et al. Rational design of a near-infrared dual-emission fluorescent probe for ratiometric imaging of glutathione in cells
CN112129820B (zh) 一种her2检测的特异性电化学传感器的构建方法及其应用
Liang et al. A ratiometric fluorometric heparin assay based on the use of CdTe and polyethyleneimine-coated carbon quantum dots

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant