CN113912134B - 一种手性氢氧化钴纳米粒子及其制备方法与应用 - Google Patents

一种手性氢氧化钴纳米粒子及其制备方法与应用 Download PDF

Info

Publication number
CN113912134B
CN113912134B CN202111182094.5A CN202111182094A CN113912134B CN 113912134 B CN113912134 B CN 113912134B CN 202111182094 A CN202111182094 A CN 202111182094A CN 113912134 B CN113912134 B CN 113912134B
Authority
CN
China
Prior art keywords
chiral
cobalt hydroxide
hydroxide nanoparticles
cobalt
chiral cobalt
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
CN202111182094.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113912134A (zh
Inventor
徐丽广
李称
胥传来
匡华
马伟
孙茂忠
刘丽强
吴晓玲
宋珊珊
胡拥明
郝昌龙
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.)
Jiangnan University
Original Assignee
Jiangnan University
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 Jiangnan University filed Critical Jiangnan University
Priority to CN202111182094.5A priority Critical patent/CN113912134B/zh
Publication of CN113912134A publication Critical patent/CN113912134A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113912134B publication Critical patent/CN113912134B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G51/00—Compounds of cobalt
    • C01G51/04—Oxides; Hydroxides
    • 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
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/19—Dichroism
    • 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
    • G01N21/6486—Measuring fluorescence of biological material, e.g. DNA, RNA, cells
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N24/00—Investigating or analyzing materials by the use of nuclear magnetic resonance, electron paramagnetic resonance or other spin effects
    • G01N24/08—Investigating or analyzing materials by the use of nuclear magnetic resonance, electron paramagnetic resonance or other spin effects by using nuclear magnetic resonance
    • G01N24/088—Assessment or manipulation of a chemical or biochemical reaction, e.g. verification whether a chemical reaction occurred or whether a ligand binds to a receptor in drug screening or assessing reaction kinetics
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/70—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data
    • C01P2002/72—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data by d-values or two theta-values, e.g. as X-ray diagram
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/80—Crystal-structural characteristics defined by measured data other than those specified in group C01P2002/70
    • C01P2002/84—Crystal-structural characteristics defined by measured data other than those specified in group C01P2002/70 by UV- or VIS- data
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/80—Crystal-structural characteristics defined by measured data other than those specified in group C01P2002/70
    • C01P2002/85—Crystal-structural characteristics defined by measured data other than those specified in group C01P2002/70 by XPS, EDX or EDAX data
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/60—Particles characterised by their size
    • C01P2004/64—Nanometer sized, i.e. from 1-100 nanometer

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By The Use Of Chemical Reactions (AREA)
  • Medicines Containing Antibodies Or Antigens For Use As Internal Diagnostic Agents (AREA)

Abstract

本发明涉及一种手性氢氧化钴纳米粒子及其制备方法与应用，属于材料化学技术领域。本发明所述的手性氢氧化钴纳米粒子由酸性氨基酸、钴盐溶液在碱性条件下制备得到；所述酸性氨基酸为天冬氨酸或谷氨酸。本发明所述的手性氢氧化钴纳米粒子具有圆二色信号和磁共振信号，可以用于复杂生物环境中ROS的检测。在ROS的检测中手性氢氧化钴纳米粒子表面的二价钴可以与活性氧自由基发生氧化还原反应得到三价的钴，从而引起钴与表面手性配体的配位作用发生改变，产生圆二色和磁共振信号变化，实现了手性氢氧化钴纳米粒子对ROS的超灵敏检测。本发明所述的手性氢氧化钴纳米粒子操作简便，选择性强，检出限低。

Description

一种手性氢氧化钴纳米粒子及其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及材料化学技术领域，尤其涉及一种手性氢氧化钴纳米粒子及其制备方法与应用。
背景技术
作为一种重要的信号分子，活性氧(ROS)通常可以在各种代谢过程中产生，并且在调节多种生理功能方面发挥着至关重要的作用，以很多存在形式存在，如次氯酸(HClO)、超氧化物(O2 -)、羟基自由基(-OH)、过氧化氢(H2O2)和单线态氧(1O2)。然而，由于ROS具有较强的氧化能力，可能会氧化细胞中的功能性的蛋白质、脂质和核酸，造成严重的损伤。ROS的过度积累会引发生物体内的氧化应激反应，而且与许多病理状况相关，包括癌症、神经系统疾病和心血管疾病。
纳米材料具有巨大的比表面积和界面，对外部环境的变化十分敏感，是一种性能卓越的敏感材料。对于纳米材料来说，手性光学活性是一种新生光学特性，由于手性光学信号可以对外部细微的变化表现出的敏感信号响应。基于手性纳米材料的手性光学信号的变化，在手性分析领域已经取得了巨大的进步，如检测、对映选择性分离等。
近些年基于荧光信号来分析ROS的探针被广泛的开发出来，其中，基于有机分子的荧光探针已经被视为是一种用于ROS分析的常用策略。然而，它们自身存在着许多弱点，如易出现光漂白、自发氧化等现象，导致有机分子的荧光信号易受外界环境干扰、难以进行精准的胞内定量和灵敏的动态监测，同时有机分子常常具有较强的生物毒性，这些弱点使得有机荧光分子探针在复杂环境中非常脆弱，极大地限制了它们的应用。因此，新的高性能的ROS检测探针收到很大关注，一直是亟待解决的难题。利用手性无机纳米材料对生物信号分子(如ROS)的响应性以及它们作为实时监测的生物传感器的直接应用仍未得到广泛探索。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种手性氢氧化钴纳米粒子及其制备方法与应用，利用手性印迹理论特点，在常温下合成同时具有圆二色信号和磁共振信号的手性氢氧化钴纳米粒子，赋予了手性氢氧化钴纳米探针智能生物传感器的功能，可以用于复杂生物环境中ROS的检测。
本发明的第一个目的是提供一种手性氢氧化钴纳米粒子的制备方法，包括以下步骤，酸性氨基酸、钴盐在碱性条件下，反应得到所述手性氢氧化钴纳米粒子；所述酸性氨基酸为天冬氨酸或谷氨酸。
在本发明的一个实施例中，所述钴盐为氯化钴或醋酸钴。
在本发明的一个实施例中，所述碱性条件的pH为8-9；所述pH的调节剂为氢氧化钠。通过加入氢氧化钠来调节混合溶液的pH以获得具有手性信号和磁共振信号的功能性氢氧化钴纳米粒子。
在本发明的一个实施例中，所述酸性氨基酸和钴盐的摩尔比为1-2：1。
本发明的第二个目的是提供一种手性氢氧化钴纳米粒子。
在本发明的一个实施例中，所述手性氢氧化钴纳米粒子的粒径为3-5nm。
在本发明的一个实施例中，所述手性氢氧化钴纳米粒子在可见光和近红外区具有强手性信号。
本发明的第三个目的是提供一种所述手性氢氧化钴纳米粒子在检测活性氧自由基中的应用。
在本发明的一个实施例中，在细胞样品中加入手性氢氧化钴纳米粒子，孵育、水解，用缓冲液重悬，得到细胞悬浊液，检测圆二色信号和磁共振信号。
在本发明的一个实施例中，若所测细胞悬浊液展示出与手性氢氧化钴纳米粒子峰形相似的圆二色谱信号，则说明本孵育方法的有效性良好；若所测细胞悬浊液的圆二色信号和磁共振信号与单一的手性氢氧化钴纳米粒子的信号不同，并出现可见光区的圆二色峰显著红移和磁共振信号强度显著减弱，且展示出线性规律差异，说明其有效性良好。
在本发明的一个实施例中，所述手性氢氧化钴纳米粒子的特征信号的出峰为500-650nm。
在本发明的一个实施例中，所述手性氢氧化钴纳米粒子具有圆二色信号和磁共振信号，可以响应活性氧的浓度并对其含量进行定量。
在本发明的一个实施例中，所述手性氢氧化钴纳米粒子的浓度为50-200μg/mL。
在本发明的一个实施例中，所述孵育的时间为6-10h。
在本发明的一个实施例中，所述手性氢氧化钴纳米粒子表面的二价钴被氧化成三价，产生手性光学活性和磁性的变化。
在本发明的一个实施例中，将修饰了荧光分子的手性氢氧化钴纳米粒子对活体的待测部位进行注射，检测荧光信号和磁共振信号。
在本发明的一个实施例中，若手性氢氧化钴纳米粒子展示出荧光信号，则说明修饰方法有效性良好。在60min的观察期内，若小鼠肿瘤部位的荧光信号和磁共振信号强度在30min的观察点出现显著增加，在60min的观察点荧光强度和磁共振信号显著减弱，同时不同应激状态下荧光信号强度存在规律性差异，说明其有效性良好。
本发明的技术方案相比现有技术具有以下优点：
(1)本发明所述的手性氢氧化钴纳米粒子表面的二价钴可以与活性氧自由基发生氧化还原反应，表面的二价钴离子可以被氧化成为三价的钴，引起钴与表面手性配体的配位作用发生改变，产生圆二色信号和磁共振信号变化，实现了手性氢氧化钴纳米粒子对ROS的超灵敏检测，对实现纳米生物传感器的精准调控意义重大。
(2)本发明所述的手性氢氧化钴纳米粒子对活性氧自由基的反应具有选择性和特异性，具体表现为表面二价钴离子被氧化成三价，圆二色信号强度减弱，光谱位置红移，T2-磁共振成像信号强度减弱，弛豫时间延长。
(3)本发明所述的手性氢氧化钴纳米粒子操作简便，选择性强，检出限低；可实现对活细胞内ROS的控量、精确检测。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中：
图1为本发明实施例1手性氢氧化钴纳米粒子的表征图；其中，A为手性氢氧化钴纳米粒子的透射电镜图，B为手性氢氧化钴纳米粒子的圆二色光谱图，C为手性氢氧化钴纳米粒子的紫外-可见吸收光谱图，D为手性氢氧化钴纳米粒子的g-factor光谱图，E为手性氢氧化钴纳米粒子中钴的XPS谱图，F为手性氢氧化钴纳米粒子的XRD谱图。
图2为本发明应用例1手性氢氧化钴纳米粒子缓冲液体系检测次氯酸的表征图；其中，A为手性氢氧化钴纳米粒子与次氯酸反应前后的圆二色光谱图，B为手性氢氧化钴纳米粒子与次氯酸反应后钴的XPS谱图，C为手性氢氧化钴纳米粒子与次氯酸反应前后T2-磁共振成像的表征结果，D和E分别为手性氢氧化钴纳米粒子与不同浓度次氯酸反应后的圆二色光谱图以及线性拉标曲线图，F和G分别为手性氢氧化钴纳米粒子与不同浓度次氯酸反应后的T2-磁共振成像结果图以及线性拉标曲线图，H和I，J和K分别为手性氢氧化钴纳米粒子在其它还原剂、非氧化剂、蛋白质、酸性氨基酸以及典型的活性氧自由基存在的环境下的圆二色光谱以及统计的比率值结果，T2-磁共振成像结果以及T2弛豫时间统计结果。
图3为本发明应用例2手性氢氧化钴纳米粒子的胞内检测ROS的表征图；其中，A和B为手性氢氧化钴纳米粒子胞内定量HClO的圆二色谱图线性拉标曲线图，C和D为手性氢氧化钴纳米粒子胞内定量HClO的T2-磁共振成像结果以及T2弛豫时间的线性拉标曲线图，E为D-型氢氧化钴纳米粒子用于活细胞内不同ROS检测的定量结果。
图4为本发明应用例3手性氢氧化钴纳米粒子用于活体检测ROS的表征结果图；其中，A为手性氢氧化钴纳米粒子与次氯酸反应前后的紫外光谱以及荧光分子AF568的荧光光谱表征图，B和C分别为手性氢氧化钴纳米粒子用于检测活体小鼠肿瘤部位中ROS含量的荧光成像图和统计结果，D为手性氢氧化钴纳米粒子用于检测活体小鼠肿瘤部位中ROS含量的磁共振成像图，E为注射了手性氢氧化钴纳米粒子的小鼠肿瘤部位的钴的定量结果。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
本发明涉及的检测方法如下：
(1)有效性检测方法：观察比对合成的氢氧化钴纳米粒子是否具有圆二色信号和纳米晶，若圆二色谱展示有典型信号，并展示L和D型的对称，且透射电镜展示明显的粒径分布则合成方法有效。观察比对目标物存在以及不存在时手性氢氧化钴纳米粒子的圆二色信号变化，若目标物存在时的圆二色信号明显变化，则有效性良好，若目标物存在时的圆二色信号与目标物不存在时无明显变化则有效性差。
(2)稳定性检测方法：手性氢氧化钴纳米粒子置于细胞培养基中放置48h，观察圆二色谱和紫外-可见光谱实验结果，若光谱无变化，则手性氢氧化钴纳米粒子的稳定性好，若有微弱的光谱变化，则手性氢氧化钴纳米粒子稳定性一般，若光谱出现明显变化，则稳定性差。
(2)特异性检测方法：将手性氢氧化钴纳米粒子与还原剂、非氧化剂、以及生物大分子和酸性氨基酸孵育，观察圆二色谱和磁共振成像结果的变化，若圆二色和磁共振信号无变化则证明手性氢氧化钴纳米粒子的特异性好，若强度变化较小则特异性一般，若强度变化明显则特异性差。
(4)表征方法：利用各类光谱等手段对手性氢氧化钴纳米粒子进行结构表征。另外，利用圆二色和磁共振信号强度变化对手性氢氧化钴纳米粒子体系的生物传感检测性能进行表征。
实施例1
一种手性氢氧化钴纳米粒子及其制备方法，具体步骤如下：
取洁净的锥形瓶，用移液枪移取16mL的去离子水至锥形瓶中，分别称取1mmol的六水合氯化钴和2mmol的D型天冬氨酸或L型天冬氨酸，小心加入至锥形瓶中，将磁力搅拌器的转速设置为600rpm，搅拌至溶解，然后，边搅拌边加入350μL 6M氢氧化钠水溶液，使混合溶液的pH至9，搅拌2min后，溶液的颜色由粉红色变为橙粉色，该溶液即为手性氢氧化钴纳米材料。移取一定体积的手性氢氧化钴原液，加5倍体积的异丙醇，于振荡器混匀后，13300rpm离心10min，获得粉红色沉淀，将沉淀重悬在去离子水中备用，得到所述D-/L-手性氢氧化钴纳米粒子。
对本实施例制备的纳米粒子进行表征，结果如图1所示，图1A的透射电镜结果表明纳米粒子的大小及形状，粒径范围在3-5nm，且具有优异的均匀性，表明本实施制备的纳米粒子为超小纳米簇；图1B的圆二色谱图在500和1100nm处展示了明显的圆二色信号，强度在340和260mdeg左右，并且D型和L型的纳米粒子的展示了完美的对称，结合图1C的紫外-可见吸收光谱图以及图1D的g-factor光谱图，共同表明，制备的纳米粒子在可见光区和近红外区均可展示优异的手性光学活性；图1E为纳米粒子中钴的XPS谱图，可以表明手性氢氧化钴纳米粒子的表面主要为二价钴，另外，图1F的XRD谱图可以表明手性氢氧化钴纳米粒子的晶型为六方相氢氧化钴。上述结果共同表明，本实施例中制备的纳米粒子为超小的手性氢氧化钴纳米粒子。
实施例2
一种手性氢氧化钴纳米粒子及其制备方法，具体步骤如下：
取洁净的锥形瓶，用移液枪移取16mL的去离子水至锥形瓶中，分别称取1mmol的六水合氯化钴和2mmol的D型谷氨酸或L型谷氨酸，小心加入至锥形瓶中，将磁力搅拌器的转速设置为600rpm，搅拌至溶解，然后，边搅拌边加入400μL 6M氢氧化钠水溶液，使混合溶液的pH至10，搅拌2min后，溶液的颜色由粉红色变为棕色，该溶液即为手性氧化钴纳米粒子。移取一定体积的手性氧化钴原液，加5倍体积的异丙醇，于振荡器混匀后，13300rpm离心10min，获得棕色沉淀，将沉淀重悬在去离子水中备用，得到所述D-/L-手性氧化钴纳米粒子。
应用例1
手性氢氧化钴纳米粒子在缓冲液体系检测次氯酸中的应用，具体步骤如下：
取2mL 100μg/mL实施例1制备的手性氢氧化钴纳米粒子与1mL不同浓度的次氯酸钠溶液混合。由于目标物次氯酸的存在，手性氢氧化钴纳米粒子表面的二价钴离子会被氧化成三价钴，使得钴离子与表面手性天冬氨酸配体的相互作用会发生改变，导致手性光学信号和磁学信号可能会发生变化，可以通过测试手性氢氧化钴纳米粒子反应前后的圆二色谱和磁共振信号来评价其在缓冲液体系下监测次氯酸的能力。因此，在手性氢氧化钴纳米粒子与次氯酸钠溶液孵育30min后，取200μL溶液进行圆二色和磁共振成像测试。设定圆二色谱的扫描范围为300-1100nm，测定圆二色谱。设定TR＝500ms，TE＝20ms，将混合液置于玻璃小瓶中，测定磁共振信号。
有效性检测表明：若在与次氯酸钠反应后，手性氢氧化钴纳米粒子表面的三价钴离子与二价钴离子的比例显著提高，此外，反应后手性氢氧化钴纳米粒子在505nm的圆二色信号显著下降，同时在650nm处的圆二色信号显著增强，以及反应后手性氢氧化钴纳米粒子的T2磁共振信号强度大大减弱，说明其有效性良好。
表征结果如下：手性氢氧化钴纳米粒子的XPS能谱结果表明，在与次氯酸反应后，纳米粒子表面的三价钴的比例明显提高；手性氢氧化钴纳米粒子的圆二色谱结果表明，在与次氯酸反应后，505nm处的圆二色信号强度从340mdeg下降至0medg，而650nm处的圆二色信号从0mdeg增强至110mdeg；磁共振成像结果表明，在与次氯酸反应后，T2-磁共振成像的信号由红色变为绿色，强度显著减弱(图2A、2B和2C)。根据手性氢氧化钴纳米粒子在缓冲液体系下与不同浓度的次氯酸钠反应后505nm处的圆二色信号强度与650nm处信号强度的比值和T2的磁共振信号结果，可以表明手性氢氧化钴纳米粒子对目标物响应的线性范围为0.01μM至10μM，检出限为0.973nM(图2D、2E、2F和2G)。
应用例2
手性氢氧化钴纳米粒子在胞内检测ROS中的应用，具体步骤如下：
取2mL 100μg/mL实施例1制备的手性氢氧化钴纳米粒子和ROS抑制剂NAC与实际细胞样品(～2×106个细胞)共同孵育8h后，加入不同浓度的次氯酸钠，孵育30min后，弃上清，用1mL胰蛋白酶水解细胞，2000rpm离心3min后，用磷酸盐缓冲液重悬，获得200μL细胞悬浊液，设定圆二色谱的扫描范围为300-1100nm，将细胞悬浊液置于石英比色皿中，测定圆二色信号强度。设定TR＝500ms，TE＝20ms，将细胞悬浊液置于玻璃小瓶中，测定磁共振信号。
有效性检测表明：手性氢氧化钴纳米粒子与细胞孵育后，若所测细胞悬浊液展示出与手性氢氧化钴纳米粒子峰形相似的圆二色谱信号，则说明本孵育方法的有效性良好；若所测细胞悬浊液的圆二色信号和磁共振信号与单一的手性氢氧化钴纳米粒子的信号不同，并出现可见光区的圆二色峰显著红移和磁共振信号强度显著减弱，且展示出线性规律差异，说明其有效性良好。
表征结果如下：与手性氢氧化钴纳米粒子孵育后的细胞悬浊液的圆二色谱和磁共振成像的结果表明，在不同浓度的次氯酸钠浓度下，505nm处的圆二色信号强度出现规律性下降，同时650nm处的信号强度呈现出规律性地增强，且磁共振信号地强度展示梯度地变化。利用手性氢氧化钴纳米粒子检测胞内次氯酸的响应的线性范围为0.673至612.971pmol/106细胞。其中，基于圆二色信号获得的检出限为0.087pmol/106细胞，低于由T2-磁共振信号获得的检出限为0.496pmol/106细胞，说明手性氢氧化钴纳米粒子可以用于定量胞内的ROS，并且实现极低的检出限(图3)。
应用例3
手性氢氧化钴纳米粒子在活体检测ROS中的应用，具体步骤如下：
取实施例1中合成的手性氢氧化钴纳米粒子，重悬于去离子水中，得到100μM的手性氢氧化钴纳米粒子溶液，将磁力搅拌器的转速设置为600rpm，搅拌，然后加入100μM的EDC活化2h，加入200μM荧光分子AF568和NHS，氮气保护下，4℃避光过夜，透析24h去除小分子，得到的材料即为修饰了AF568荧光分子的手性氢氧化钴纳米粒子。
利用尾静脉注射法对荷瘤小鼠注射200μL 20mg/kg修饰了AF568荧光分子的手性氢氧化钴纳米粒子，放置于活体荧光成像仪和活体核磁共振成像仪中，持续观察60min，分别采集0、30、60min时的荧光图像和磁共振成像图像。
有效性检测表明：若应用上述荧光分子修饰方法，手性氢氧化钴纳米粒子展示出荧光信号，则说明修饰方法有效性良好(图4A)。向荷瘤小鼠尾静脉注射修饰了荧光分子AF568的手性氢氧化钴纳米粒子后，在60min的观察期内，若小鼠肿瘤部位的荧光信号和磁共振信号强度在30min的观察点出现显著增加，在60min的观察点荧光强度和磁共振信号显著减弱，同时不同应激状态下的小鼠的肿瘤部位的荧光信号强度存在规律性差异，说明其有效性良好(图4B和图4D)。
表征结果如下：荷瘤小鼠的活体荧光成像结果表明，在未注射手性氢氧化钴纳米粒子的0min观察点，肿瘤部位荧光强度较弱，在30min的观察点，肿瘤部位的荧光强度显著增强，继续观察30min后，小鼠肿瘤部位的荧光强度相较30min时减弱，此外，用NAC(降低ROS水平)和LPS(提高ROS水平)处理实验小鼠，以获得不同应激状态的小鼠，可以发现NAC处理组的小鼠的肿瘤部位的荧光强度明显增强，而LPS处理组小鼠的肿瘤部位的荧光强度明显减弱，同时随着LPS的浓度增加，荧光进一步减弱；荷瘤小鼠的磁共振成像结果表明，在未注射手性氢氧化钴纳米粒子的0min观察点，肿瘤部位磁共振信号强度较弱，在30min的观察点，肿瘤部位的磁共振信号强度显著增强，继续观察30min后，小鼠肿瘤部位的磁共振信号强度相较30min时减弱；上述结果共同说明，手性氢氧化钴纳米粒子可以用于活体监测ROS(图4B、4C和4E)。
应用对比例
将应用例1的目标物次氯酸替换为其它不同的活性氧自由基、还原剂、非氧化剂、以及生物大分子和酸性氨基酸，浓度均为1mM。将2mL 100μg/mL手性氢氧化钴纳米粒子与1mL待测溶液混合，进行圆二色和磁共振测试。
特异性检测表明：手性氢氧化钴纳米粒子与待测溶液孵育30min，若对于还原剂、非氧化剂、以及生物大分子和酸性氨基酸，圆二色谱未出现显著改变，同时磁共振信号强度无明显变化，而对于其它活性氧自由基，圆二色谱和磁共振信号出现了与次氯酸相似的信号变化，则说明其特异性良好。
表征结果如下：在与还原剂、非氧化剂、以及生物大分子和酸性氨基酸孵育后，所得的手性氢氧化钴纳米粒子的圆二色谱和磁共振信号强度无显著变化，而与其它活性氧自由基反应后，手性氢氧化钴纳米粒子的圆二色谱出现典型的光谱变化(505nm处的圆二色峰消失，同时650nm处的圆二色峰产生)，且磁共振信号显著减弱。上述结果表明，手性氢氧化钴纳米粒子对活性氧自由基具有良好的特异性(图2H、2I、2J和2K)。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种手性氢氧化钴纳米粒子的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，酸性氨基酸、钴盐在碱性条件下，反应得到所述手性氢氧化钴纳米粒子；所述酸性氨基酸为天冬氨酸或谷氨酸；所述碱性条件的pH为8-9；所述酸性氨基酸和钴盐的摩尔比为1-2：1。
2.根据权利要求1所述的手性氢氧化钴纳米粒子的制备方法，其特征在于，所述钴盐为氯化钴或醋酸钴。
3.根据权利要求1所述的手性氢氧化钴纳米粒子的制备方法，其特征在于，所述pH的调节剂为氢氧化钠。
4.权利要求1-3任一项所述的方法制备得到的手性氢氧化钴纳米粒子。
5.根据权利要求4所述的手性氢氧化钴纳米粒子，其特征在于，所述手性氢氧化钴纳米粒子的粒径为3-5nm。
6.权利要求4或5所述的手性氢氧化钴纳米粒子在检测活性氧自由基中的应用。
7.根据权利要求6所述的手性氢氧化钴纳米粒子的应用，其特征在于，在细胞样品中加入手性氢氧化钴纳米粒子，孵育、水解，用缓冲液重悬，得到细胞悬浊液，检测圆二色信号或磁共振信号。
8.根据权利要求7所述的手性氢氧化钴纳米粒子的应用，其特征在于，所述手性氢氧化钴纳米粒子的浓度为50-200μg/mL。
9.根据权利要求6所述的手性氢氧化钴纳米粒子的应用，其特征在于，将修饰了荧光分子的手性氢氧化钴纳米粒子对活体的待测部位进行注射，检测荧光信号和磁共振信号。
CN202111182094.5A 2021-10-11 2021-10-11 一种手性氢氧化钴纳米粒子及其制备方法与应用 Active CN113912134B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111182094.5A CN113912134B (zh) 2021-10-11 2021-10-11 一种手性氢氧化钴纳米粒子及其制备方法与应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111182094.5A CN113912134B (zh) 2021-10-11 2021-10-11 一种手性氢氧化钴纳米粒子及其制备方法与应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113912134A CN113912134A (zh) 2022-01-11
CN113912134B true CN113912134B (zh) 2022-08-16

Family

ID=79239058

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111182094.5A Active CN113912134B (zh) 2021-10-11 2021-10-11 一种手性氢氧化钴纳米粒子及其制备方法与应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113912134B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114905049B (zh) * 2022-05-11 2023-06-02 江南大学 一种手性钴超粒子及其制备方法
CN116237532A (zh) * 2022-12-22 2023-06-09 江南大学 一种糖基配体类似物诱导手性钴基超小纳米粒子的合成方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104975376A (zh) * 2015-06-12 2015-10-14 国家纳米科学中心 一种手性纳米纤维及其制备方法和应用
CN107589159B (zh) * 2017-09-05 2019-06-25 济南大学 一种手性mof纳米纤维-石墨烯杂化材料的制备方法和应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN113912134A (zh) 2022-01-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113912134B (zh) 一种手性氢氧化钴纳米粒子及其制备方法与应用
CN108226074B (zh) 基于比色荧光双通道的纳米模拟酶及其在分析检测中应用
Peng et al. A new biosensor for glucose determination in serum based on up-converting fluorescence resonance energy transfer
Lv et al. Luminescent CePO 4: Tb colloids for H 2 O 2 and glucose sensing
CN111203221B (zh) 铁酸钴纳米团簇模拟酶及制备方法以及用其检测亚硫酸根的方法
Wu et al. Sensitive fluorescence detection for hydrogen peroxide and glucose using biomass carbon dots: Dual-quenching mechanism insight
Chen et al. N-doped MoS2-nanoflowers as peroxidase-like nanozymes for total antioxidant capacity assay
Zhang et al. A highly sensitive upconversion nanoparticles@ zeolitic imidazolate frameworks fluorescent nanoprobe for gallic acid analysis
CN111590087B (zh) 荧光金纳米簇的制备方法、制得的荧光金纳米簇及其应用
Wang et al. Catalase active metal-organic framework synthesized by ligand regulation for the dual detection of glucose and cysteine
CN110144049B (zh) 一种铜-对苯二甲酸纳米粒子、其制备方法及应用
Yao et al. Persistent luminescence nanoparticles/hierarchical porous ZIF-8 nanohybrids for autoluminescence-free detection of dopamine
Yin et al. Turn-on fluorescent inner filter effect-based B, S, N co-doped carbon quantum dots and vanadium oxide nanoribbons for α-glucosidase activity detection
Gao et al. Visual detection of alkaline phosphatase based on ascorbic acid-triggered gel-sol transition of alginate hydrogel
Chen et al. Ultrafast synthesized monometallic nanohybrids as an efficient quencher and recognition antenna of upconversion nanoparticles for the detection of xanthine with enhanced sensitivity and selectivity
CN111235229A (zh) 一种用于检测ptk7的比率荧光探针及其制备方法
CN111024634B (zh) 基于普鲁士蓝的纳米探针及其制备方法和应用
CN114563385A (zh) 一种基于谷胱甘肽保护的金铜纳米团簇与Ce3+形成组装体的荧光探针及其应用
CN113861962A (zh) 一种比率型荧光探针及其制备方法和在检测过氧化氢中的应用
Ding et al. Ratiometric near-infrared upconversion fluorescence sensor for selectively detecting and imaging of Al3+
CN109632732B (zh) 一种近红外荧光增敏法测定葡萄糖
CN108517023B (zh) 一种可比率荧光检测次氯酸的聚合物纳米粒子的制备及应用
Wang et al. High-sensitive detection of H2O2 in biological systems by persistent luminescent nanoprobes
CN110243796A (zh) 一种灵敏检测啤酒中丹宁酸的方法
CN112410018B (zh) 一种用于可视化定量检测乳酸的比率荧光探针及其应用

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