一种硫氢根离子纳米探针材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种硫氢根离子纳米探针材料及其制备方法和应用。首先利用还原法制备金纳米簇，其中金纳米簇以11-巯基十一烷酸为配体；然后利用1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺(EDC)和N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)活化金纳米簇，结合壳聚糖分子具有较多的氨基分子，再利用酰胺反应，在金纳米簇外面包裹一层壳聚糖分子；最后利用壳聚糖上未反应完的氨基分子，通过酰胺反应，将对硫氢根离子具有响应的荧光小分子通过共价键方式修饰到金纳米簇表面，最终得到具有较好水溶性的硫氢根离子纳米探针。该硫氢根离子纳米探针材料粒径小且均一，且能实现溶液和细胞内硫氢根值的检测，具有很好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于纳米发光材料
，具体涉及一种硫氢根离子纳米探针材料及其 制备方法及其在生物检测和成像中的应用。
技术介绍
硫化氢在正常情况下是一种无色、易燃的酸性气体，浓度低时带恶臭，气味如臭 蛋;浓度高时反而没有气味（因为高浓度的硫化氢可以麻痹嗅觉神经）。同时，硫化氢是一种 急性剧毒，短期内吸入高浓度的硫化氢后出现流泪、眼痛、眼内异物感等现象，重者可出现 脑水肿、肺水肿，极高浓度（l〇〇〇Mg/m 3以上)时可在数秒内突然昏迷，发生闪电型死亡;并且 长期低浓度接触，可引起神经衰弱综合症和植物神经功能紊乱。然而，研究发现硫化氢在哺 乳动物体内广泛存在，而且具有重要的细胞保护作用，例如内源性H 2S能保护大鼠心脏对抗 缺血-再灌注引起的损伤。所以研究硫化氢的具体生理机制具有非常重要的意义。 由于硫化氢对人类健康非常重要，所以准确的确定硫化氢的浓度也是非常必要 的。目前，检测硫化氢的报道的方法有：电化学分析法(Electroanalysis . 2000，18，1453-1460)，比色法（Commun · 2009，7390-7392)，荧光分析法（Chem. Commun，2012，48，10529-10531)等。但是都存在一些问题，例如：电化学分析法与比色法检测前样品处理麻烦，且不 能用于活细胞中含量的检测。目前，设计合成的检测硫化氢的荧光探针的发射波长都集中 在500-650nm，在活体细胞中硫化氢的检测，虽然有报道合成了近红外探针，但由于自身存 在的缺陷，还没有实现在活体中检测硫化氢。 在新型的纳米探针当中，相对于有机染料，金纳米簇由于其粒径小(小于2nm)从而 具有独特的光物理性质，例如长寿命(Anal. Chem，2015,216-229)，好的生物相溶性，大 Stokes位移等。 由于一般有机分子难溶于水，毒性大，因此，随着纳米技术的发展，设计合成新型 的硫氢根纳米探针来解决医学上的难题是十分必要的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于改善现有存在的技术问题，如毒性大、不能在活体细胞中检测 硫化氢、光稳定性差等问题，提供一种具有较好水溶性及长发光寿命的硫氢根离子纳米探 针材料及其制备方法，以及在其生物检测和成像中的应用。 -种硫氢根离子纳米探针材料，其主要包括金纳米簇以及对硫氢根离子具有响应 的荧光小分子，具体结构为： 其中：?表示11-巯基十一烷酸一~z表示壳聚糖分子；@表示氯金酸；穆表示 对硫氢根离子具有响应的焚光小分子。 硫氢根离子纳米探针材料的制备方法，该方法包括以下步骤:首先利用还原法制 备金纳米簇，其中金纳米簇以11-巯基十一烷酸为配体;然后利用1-乙基-(3-二甲基氨基丙 基)碳酰二亚胺(EDC)和N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)活化金纳米簇，结合壳聚糖分子具有较多 的氨基分子，再利用酰胺反应，在金纳米簇外面包裹一层壳聚糖分子;最后利用壳聚糖上未 反应完的氨基分子，通过酰胺反应，将对硫氢根离子具有响应的荧光小分子通过共价键方 式修饰到金纳米簇表面，最终得到具有较好水溶性的硫氢根离子纳米探针，具体如下： S1.制备以^^一巯基烷酸为配体的金纳米簇(Au麵UA):将11-MUA和NaOH完全溶解 于水中，再加入HAuCl4和THPC，在室温下搅拌2h后加入NaCl水溶液，再离心处理15min，去除 上清液，沉淀用水和乙醇溶液(V水:V乙醇=2:1)洗涤，得到最终提纯产物AuOMUA; S2.对获得的AuOMUA修饰上壳聚糖分子，得到金纳米簇(AuOMUAOCSa):将上述得到 的AuOMUA溶液加入1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺和N-羟基琥珀酰亚胺甲醇溶液 活化4h，再加入lmg/mL壳聚糖的PBS溶液，室温下搅拌24h，再离心处理除去未接枝的壳聚 糖； S3.对AuiMUAOCSa修饰上对硫氢根具有响应的小分子金纳米簇（Au@MUA@CSa@ Dye):将染料溶于甲醇中溶解，加入1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺(EDC)和N-羟 基琥珀酰亚胺(NHS)活化4h后，将修饰后的金纳米簇产物加入到上述溶液中搅拌24h，再离 心处理得到最终产物。 其中：步骤S1中所述离心处理的离心力为6000g，步骤S2及S3中所述的离心处理， 其转速为20000rpm/min，时长为50min; 所述步骤S1所制备出的金纳米簇粒径为1~2nm;所述步骤S2中修饰壳聚糖分子后的金纳米簇材料粒径为1~2nm; 所述步骤S3中修饰对硫氢根离子具有响应的荧光小分子后金纳米簇材料粒径为1 ~2nm〇 硫氢根离子纳米探针材料具有较好的水溶性，从而可应用于生物检测上。 硫氢根离子纳米探针材料具有长发光寿命，同时结合时间分辨技术，可以实现在 生物成像中消除背景荧光干扰，从而可应用于生物成像上。 有益效果:本专利技术相较于现有的技术具有以下优点： 1.所制备的金纳米簇粒径小，尺寸在1~2nm，且分散性很好； 2.所制备的金纳米簇和对硫氢根响应的染料分子构成能量主/客体体系； 3.所制备的水溶性金纳米簇探针，可以实现对溶液和细胞内硫氢根值的检测； 4.具有长发光寿命的金纳米簇纳米探针结合时间分辨技术，可以实现在生物成像 中消除背景荧光干扰，从而更好实现其在生物成像中的应用。【附图说明】 为了使本专利技术更直观且易于理解，下面结合本专利技术具体实例以及相关数据，对本 专利技术进行进一步的说明： 图1.硫氢根离子纳米探针材料制备示意图； 图2.硫氢根离子纳米探针材料透射电镜图片； 图3.硫氢根离子纳米探针材料制备对硫氢根离子的发射光谱响应； 图4.硫氢根离子纳米探针材料对不同阴离子的响应。【具体实施方式】 为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合本专利技术附图对本专利技术 实施方式做进一步的说明： 下列实施例中所述的有关试剂均是市售(十一巯基烷酸，氯金酸，壳聚糖，EDC(1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐），NHS(N-羟基丁二酰亚胺），80%THPC(四羟甲 基氯化磷）），使用前未经任何处理。实施例1. 一种硫氢根离子纳米探针材料，具体制备路线如下： S1.制备以^^当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种硫氢根离子纳米探针材料，其特征在于所述纳米探针材料主要包括金纳米簇以及对硫氢根离子具有响应的荧光小分子，具体结构为：其中：表示11‑巯基十一烷酸；表示壳聚糖分子；表示氯金酸；表示对硫氢根离子具有响应的荧光小分子。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵强，黄维，杜静，余琦，刘淑娟，许文娟，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32