比率感测化合物及由该化合物制造的装置制造方法及图纸

本公开涉及一种感测剂。所述感测剂包含量子点；和偶联到所述量子点的染料部分。所述感测剂能够感测选自硫化氢(H2S)和硫氢根的至少一种分析物。还公开了由所述感测剂制成的感测器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】比率感测化合物及由该化合物制造的装置本申请要求于2016年3月21日提交的美国临时专利申请序列号62/311,148的优先权，该文献以引用方式全文并入本文。
技术介绍
化学敏感的有机染料报告剂已发展了100多年，并且该领域的研究仍然活跃。然而，很少有定量、选择性且光化学稳定的纯粹有机感测器。许多人期待纳米技术来解决这些问题。半导体量子点(“QD”，也称纳米晶)由于其极高的亮度和光稳定性而对于进行荧光测量有高度吸引力。不幸的是，高质量QD的大尺寸和表面钝化通常会阻碍化学或生物敏感性。由于其独特的光学和电子性质，使用量子点进行化学感测比单独基于有机物的技术具有显著的优势。QD颜色可通过量子限制的效应加以调节，这意味着与大QD相比，小QD具有大得多的带隙。此外，可出于带隙工程和降低毒性的目的改变QD的化学组成。因此，利用光化学稳定的QD作为化学和生物感测剂已成为重要的研究努力。这种光化学稳定性实际上引入了关于使用QD作为感测器的问题，因为它们本质上对它们的环境不敏感，因此它们本身是差的感测器。然而，包括本公开的专利技术人在内的若干研究小组已经证实，操纵能量转移可赋予QD化学感测能力。2001年，VanOrden等人的论文首次证明了从QD供体到有机染料受体的高效共振能量转移(FRET)。VanOrden，A.，etal.，CdSe-ZnSQuantumDotsasResonanceEnergyTransferDonorsinaModelProtein-ProteinBindingAssay，NanoLett.2001，1，469-474。Mattoussi等人的另一篇论文显示，QD可通过设计其中猝灭剂被三硝基甲苯(TNT)永久地替换的CdSe-荧光猝灭剂共轭物来感测化学试剂。因此，从QD到猝灭剂的FRET在TNT的存在下被除去，导致QD发射的增加。Mattoussi，H.，etal.，AHybridQuantumDot-AntibodyFragmentFluorescenceResonanceEnergyTransfer-BasedTNTSensor.J.Am.Chem.Soc.2005.127.6744-6751。基于FRET的感测被扩展到检测生物物种如麦芽糖。Mauro，J.M.etal.，Self-AssembledNanoscaleBiosensorsBasedonQuantumDotFretDonors.Nat.Mater.2003，2，630-638。关于细胞、血液和组织中硫化氢浓度的争论一直存在。不同组别报道了2-300μM的广泛范围，这很可能是使用不同采样技术和检测方法的结果。还报道了纳摩尔范围的浓度。H2S检测的方法如色谱法、比色法和电化学测定的生物相容性差，并且需要复杂的样品制备过程。解决这些问题的一个策略基于的是H2S在水溶液中解离而在之间形成平衡的事实，其中硫氢根(HS-)是有利的并且是H2S的目标分析物“替身”。因此，由于荧光方法的便利性、兼容性和灵敏性便于生物环境中分析物的实时检测，故关于硫氢根的荧光探针的设计已引起了极大的关注。目前，有若干基于有机物的硫化物反应性荧光探针的实例，其根据基于金属-硫化物相互作用、叠氮化物和硝基基团的还原以及亲核加成的策略起作用。这些系统的详细机制和讨论可见于最近的综述中，如Jiang，L.etal.，FluorescenceChemosensorsforHydrogenSulfideDetectioninBiologicalSystems.Analyst2015，140，1772-1786；和Wang，B.etal.，ThiolReactiveProbesandChemosensors.Sensors(Basel)2012，12，15907-15946。这些实例证实了感测有机染料在HS-的存在下变亮。然而，对分析物的这种单一响应难以在复杂的生物环境中校准，并且可能与其他物种具有未知的相互作用。此问题通过使用以比率报告的发色团来解决，所述发色团在分析物的存在下改变颜色。这些系统具有等吸收点，允许通过测量任何两个波长下的强度比来校准感测器，这对于分析物的浓度是唯一的。结果，探针的光谱提供了分析度量指标，而不是荧光探针强度。虽然已经报道了感测HS-的比率或“自校准”荧光有机染料，但这些材料的使用可能需要复杂且昂贵的激发方案。此外，所有有机发色团都易于发生光漂白。解决如上所讨论的常规感测剂的一个或多个问题的新型比率感测剂将被认为是对本领域有价值的补充。
技术实现思路
本公开涉及一种感测剂。所述感测剂包含量子点；和偶联到所述量子点的染料部分。所述感测剂能够感测选自硫化氢(H2S)和硫氢根的至少一种分析物。本公开还涉及一种感测器。所述感测器包含支承基质；和包埋在所述支承基质中的感测剂。所述感测剂包含量子点；和偶联到所述量子点的染料部分。所述感测剂能够感测选自硫化氢和硫氢根的至少一种分析物。本专利技术的其他适用领域从下文提供的详细说明中将变得显而易见。应理解，详细描述和具体实施例虽然指示了本专利技术的一些优选方面，但意在仅出于说明的目的而非意在限制本专利技术的范围。附图说明从详细说明和附图中将更全面地理解本专利技术，其中：图1示意了根据本公开的一个实施方案基于共振能量转移(FRET)调制的比率感测剂和感测剂响应机制的示例。图2示意了根据本公开的一个实施方案的结合有包覆的QD的比率感测剂的示例。图3示意了根据本公开的一个实施方案的比率感测器的示例。图4A为曲线图，示出了根据本公开的一个实施例，偶联的QD/硫氢根-反应性羧基罗丹明染料(化合物8)感测器在3.4×10-8M的感测器浓度下暴露于HS-时的归一化发射。图4B为曲线图，示出了根据本公开的一个实施例，QD供体对染料受体的积分发射比率随HS-浓度的变化。图5A为曲线图，示出了根据本公开的一个实施例，经稀释的感测器在暴露于HS-时的归一化发射。图5B为曲线图，示出了根据本公开的一个实施例，来自QD供体对染料受体的积分发射比率随HS-浓度的变化的校准数据，其揭示在3.4×10-9M的感测器浓度下检测限为1.36±0.03μM。图6为曲线图，示出了根据本公开的一个实施例，响应于各种相关分析物(25uM)的荧光强度比率变化，其中数据对照对硫氢根的响应进行归一化。图7A为曲线图，示出了根据本公开的一个实施例，QD/罗丹明B哌嗪共轭发色团在浓度增加的Na2S存在下的发射光谱。图7B为曲线图，示出了根据本公开的一个实施例，来自QD供体对染料受体的积分发射比率随HS-浓度的变化的校准数据，其揭示在较高的硫氢根水平下响应的衰减，这在QD/硫氢根-反应性羧基罗丹明染料共轭物中未观察到。图8A为曲线图，示出了根据本公开的一个实施例，QD/硫化物反应性染料偶联发色团的原始发射光谱，来自其的归一化数据出现在图4A中。图8B为曲线图，示出了根据本公开的一个实施例，PVC-改性(“塑料包覆”)QD/硫化物反应性染料在浓度增加的Na2S的存在下的原始发射光谱。数据显示，量子点发射在塑料包覆的样品中较少受到干扰。图9A为曲线图，示出了根据本公开的一个实施例，PVC-包覆QD/硫氢根反应性染料感测器(3.4×10-8M)在暴露于HS-时的归一化发射(原始数据出现本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种感测剂，所述感测剂包含：量子点；和偶联到所述量子点的染料部分，其中所述感测剂能够感测选自硫化氢(H2S)和硫氢根的至少一种分析物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.21 US 62/311,1481.一种感测剂，所述感测剂包含：量子点；和偶联到所述量子点的染料部分，其中所述感测剂能够感测选自硫化氢(H2S)和硫氢根的至少一种分析物。2.根据权利要求1所述的感测剂，其中所述染料部分经由可被所述至少一种分析物裂解的偶联部分与所述量子点偶联。3.根据权利要求1或2中任一项所述的感测剂，其中所述感测剂能够对选自硫化氢(H2S)和硫氢根的至少一种分析物表现出比率响应。4.根据前述权利要求中任一项所述的感测剂，其中所述偶联部分包含二硫桥。5.根据前述权利要求中任一项所述的感测剂，其中所述感测剂具有式：其中：QD为所述量子点，Y为所述染料部分，R1和R2为有机桥连基团，与相关的键X1和X2及二硫键(-S-S-)相组合，它们将提供所述染料和所述QD之间与距离相同或比之更小的距离，和X1和X2为键，它们分别起到连接R1基团至所述染料和连接R2基团至所述量子点的作用；和n为连接到所述QD的偶联染料基团的数量。6.根据前述权利要求中任一项所述的感测剂，其中所述量子点包含选自以下的发射材料：ZnS、ZnSe、ZnSe/ZnS、CdS、CdS/ZnS、CdZnS、CdZnS/ZnS、CdSe、CdZnSe、CdSeS、CdZnSeS、CdSe/ZnS、CdZnSe/ZnS、CdSeS/ZnS、CdZnSeS/ZnS、CdSe/CdZnS、CdZnSe/CdZnS、CdSeS/CdZnS、CdZnSeS/CdZnS、CdTe、CdSeTe、CdTe/ZnS、CdSeTe/ZnS、CdTe/CdZnS、CdSeTe/CdZnS、CdTe/ZnSe、CdSeTe/ZnSe、CdTe/ZnSeS、CdSeTe/ZnSeS、ZnSe/CdS、CdS/ZnSe、ZnSe/CdS/ZnS、CdS/ZnSe/ZnS、CdSe/CdTe、CdTe/CdSe、CdSe/CdTe/ZnS、CdTe/CdSe/ZnS、CdSe/CdTe/ZnSe、CdTe/CdSe/ZnSe、AgInS2、AgInS2/ZnS、CuInS2、CuInS2/ZnS、AgInSe2、AgInSe2/ZnS、CuInSe2、CuInSe2/ZnS、ZnSe：Mn、ZnSe：Mn/ZnS、ZnSe：Cu、ZnSe：Cu/ZnS、ZnSe/ZnMnS/ZnS、CdSe：Ag、CdSe：Ag/ZnS、PbS、PbS/ZnS、PbSe、PbSe/CdSe、PbSe/CdSe/ZnSe、ZnSe/ZnMgS/ZnS、ZnSeMnx/ZnS、CdS/CdxZn(1-x)S、CdSe/CdxZn(1-x)S、CdSexTe(1-x)/CdyZn(1-y)S、AgInS2/ZnS、CuInS2/ZnS、AgInSe2/ZnS和CuInSe2/ZnS，其中x和y在0至1的范围内。7.根据前述权利要求中任一项所述的感测剂，其中所述量子点包含选自相转移包覆层、配体交换包覆层、聚合物包覆层和硅烷化包覆层中的至少一种包覆层。8.根据前述权利要求中任一项所述的感测剂，其中所述染料部分为荧光染料基团，所述荧光染料基团选自香豆素基团、呫吨基团、BODIPY基团、ALEXA基团、方酸基团、菁蓝基团、量子点、猝灭染料基团、叠氮官能染料基团、基因编码的叠氮染料基团、比率叠氮染料基团、自反应性染料基团、硝基官能染料基团、亲核取代染料基团、比率亲核加成染料基团、硫氢根交换染料基团、Michael加成染料基团和铜反应性染料基团。9.根据前述权利要求中任一项所述的感测剂，其中所述染料部分为选自以下中之一的罗丹明基团：其中点线键表示所述偶联部分的连接位置。10.根据权利要求5至9中任一项所述的感测剂，其中R1和R2为烷基桥，X1和X2为酰胺键。11.一种感测器，其包含：支承基质；和包埋在所述支承基质中的感测剂，所述感测剂包含：量子点；和偶联到所述量子点的染料部分，其中所述感测剂能够感测选自硫化氢和硫氢根的至少一种分析物。12.根据权利要求11所述的感测器，其中所述感测剂能够对选自硫化氢(H2S)和硫氢根的至少一种分析物表现出比率响应。13...

【专利技术属性】
技术研发人员：文达·马洛尼，吴东辉，潘龙，普雷斯顿·斯尼，阿芒·沙米里安，
申请(专利权)人：高露洁棕榄公司，
类型：发明
国别省市：美国,US