纳米荧光探针及其制备方法和应用技术

本发明专利技术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Hg

Nanofluorescent probes and their preparation methods and Applications

The invention provides a nano fluorescent probe and its preparation method and application. The nano fluorescent probe provided is a composite nanomaterial, the surface sulfhydryl modified SiO 2 nanofibers are used as matrix fibers, and the surface of the matrix fibers is modified with nano gold particles and Hg.

【技术实现步骤摘要】
纳米荧光探针及其制备方法和应用
本专利技术属于分析化学中荧光探针传感
，具体涉及一种纳米荧光探针及其制备方法和应用。
技术介绍
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FangC.等，Nanosca/eResearchLetters，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DingbinL.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DahuiT.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。
技术实现思路
本专利技术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，本专利技术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。本专利技术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。本专利技术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，本专利技术的优点和积极效果在于：本专利技术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专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。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。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纳米荧光探针，其特征在于，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。

【技术特征摘要】
1.一种纳米荧光探针，其特征在于，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。2.权利要求1所述的纳米荧光探针的制备方法，其特征在于，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。3.根据权利要求2所述的纳米荧光探针的制备方法，其特征在于，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。4.根据权利要求3所述的纳米荧光探针的制备方法，其特征在于，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...

【专利技术属性】
技术研发人员：王生杰，修阳，崔丙顺，夏永清，曹美文，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东,37