一种检测精氨酸的上转换发光纳米传感材料及在精氨酸检测中的应用制造技术

本发明专利技术涉及一种新型用于检测精氨酸的溶酶体细胞定位发光共振能量转移机理的比率发光上转换纳米传感材料及其制备方法，该纳米传感材料以钇、镱、铒的氧化物为原料得到稀土上转换发光纳米晶，以聚丙烯酸(PAA)对其进行改性，以2，3，3‑三甲基‑3H‑吲哚‑5‑羧酸衍生物负载于稀土上转换发光纳米晶的聚丙烯酸内，激发波长为980nm，对细胞的伤害小，可以有效避免生物体的自发荧光，组织穿透能力强，以比率发光的方式检测精氨酸，并且作为新型用于检测精氨酸的溶酶体细胞定位发光共振能量转移机理的比率发光上转换传感器，具有稳定性好、抗干扰性好等优点，可应用于溶液和活细胞内的精氨酸检测。

Up conversion luminescence nano sensing material for detecting arginine and its application in detection of arginine

The invention relates to a novel mechanism for cellular localization of lysosomal transfer ratio detection of arginine luminescence resonance energy upconversion luminescence nano sensing material and its preparation method of the nano sensing material with yttrium and ytterbium and erbium oxide as raw material of rare earth upconversion nanocrystal with polyacrylic acid (PAA) on the was modified with 2, 3, 3 three methyl 3H indole 5 carboxylic acid derivatives supported on rare earth conversion polyacrylic acid luminescent nanocrystals, excitation wavelength is 980nm and the cell damage is small, can effectively avoid the autofluorescence of the organism, tissue penetrating ability, the ratio of light detection of arginine, and as a model for the ratio transfer mechanism of lysosomal cell detection of arginine luminescence resonance energy upconversion luminescence sensor has good stability, good anti - interference It can be applied to arginine detection in solution and living cells.

【技术实现步骤摘要】
一种检测精氨酸的上转换发光纳米传感材料及在精氨酸检测中的应用
本专利技术属于分析化学
，具体涉及一种新型用于检测精氨酸的溶酶体细胞定位发光共振能量转移机理的比率发光上转换纳米传感材料。
技术介绍
在构成蛋白质的20种氨基酸中，精氨酸是动物体内可以构成最为多样蛋白质的氨基酸之一，它在不仅是蛋白质合成的前体，也是产生一氧化氮、尿素、多胺、脯氨酸、谷氨酸、肌酸和胍丁胺等的前体。精氨酸在细胞分裂、伤口愈合、免疫功能和激素的释放中起着至关重要的作用。但是由于精氨酸具有强亲水性及其与受体间弱的相互作用，使其检测面临极大的挑战。目前已经报道的探针很少，2015年Parveen，S.D.S.等人和2014年He，L.分别报道了两例检测精氨酸的化学探针【Parveen，S.D.S.，Affrose，A.，Pitchumani，K.，2015.Sens.ActuatorsB221，521-527.He，L.；So，V.L.L.；XinJ.H.；2014.Sens.ActuatorsB192，496-502.】。分子成像标记材料包括有机染料、荧光蛋白、量子点、稀土纳米材料等等，传统的生物标记染料具有水溶性好、易于标记等特点，但一般基于单光子激发，光源处于紫外或可见光区，长时间激发可能会对生物造成伤害，另外无法避免生物体的自发荧光，组织穿透能力差。上转换发光材料由近红外光激发，发射谱带窄，寿命常、反斯托克斯位移大、光稳定性强等特点。另外，比率型荧光探针可以同时检测两个不同波长处的荧光强度，建立内部标度，可以克服单一荧光探针由于如仪器效率、检测环境、探针浓度等因素影响检测信号的问题。溶酶体是细胞中一种重要的亚细胞器，其内部由单层膜结构组成的囊状颗粒，大小在0.025微米到0.8微米之间。溶酶体内部含有丰富的水解酶，到目前为止已发现60多种，例如：蛋白水解酶、核酸水解酶、脂肪水解酶、磷酸酯水解酶、糖苷水解酶等，主要用于分解和代谢细胞内的蛋白和大分子。溶酶体内丰富的水解酶使其内部的pH值保持在5左右，此时的溶酶体活性最高。当外界物种进入溶酶体后，溶酶体内的水解酶会发挥作用将外来物种分解为细胞所需的物质。当溶酶体内的膜结构发生破坏时，其内部大量水解酶会逸出到细胞内，使得细胞发生自溶。因此，溶酶体在细胞内发挥着至关重要的作用。如果探针能够实现溶酶体定位，对细胞溶酶体进行实时成像，就可以对正常及药物刺激下的细胞溶酶体内精氨酸变化进行相关研究。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供有机分子修饰的上转换纳米材料，具有发光共振能量转移机理的比率发光上转换纳米探针的制备方法，以及在精氨酸荧光成像方面的应用。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是，一种检测精氨酸的上转换发光纳米传感材料，采用以下方法制备：将稀土上转换发光纳米晶采用聚丙烯酸改性得到聚丙烯酸修饰的上转换纳米颗粒，再将化合物1组装在聚丙烯酸修饰的上转换纳米材料的表面，即得所述的检测精氨酸的上转换发光纳米传感材料；所述化合物1的结构式如下：优选的，所述稀土上转换发光纳米晶为镱和/或铒掺杂的NaYF4。优选的，所述稀土上转换发光纳米晶粒径为13-30nm，晶格间距为0.30nm，为(110)六方晶相。优选的，所述的稀土上转换发光纳米晶的制备方法如下：①将稀土硝酸盐和硬脂酸的乙醇溶液逐渐加热至78℃回流，然后滴加NaOH的乙醇溶液，回流，混合物过滤，滤饼水洗两次，醇洗一次，真空干燥，得到稀土硬脂酸前驱体；②将稀土硬脂酸前驱体和NaF加入H2O、EtOH和油酸中，搅拌转移至水热反应器中，反应24小时后将反应混合物冷却，分离出沉淀物；③将CHCl3和EtOH加入沉淀物中，然后离心得到粗产物白色粉末，再用H2O-EtOH洗三次、醇洗一次后，得到所述的稀土上转换发光纳米晶。优选的，所述稀土硝酸盐为YNO3、YbNO3和ErNO3的混合物；YNO3、YbNO3和ErNO3的摩尔比为0.78∶0.20∶0.02。优选的，所述将稀土上转换发光纳米晶采用聚丙烯酸改性得到聚丙烯酸修饰的上转换纳米颗粒的具体步骤如下：将稀土上转换发光纳米晶用氯仿分散得到稀土上转换发光纳米晶氯仿胶体溶液，然后滴加入NOBF4的饱和二氯甲烷溶液，搅拌，然后离心分离，将沉淀物用乙醇冲洗三次再分散在N，N-二甲基甲酰胺(DMF)中，加入过量的甲苯，离心分离，产物分散入DMF中得到稀土上转换发光纳米晶的DMF溶液；将聚丙烯酸(PAA)(25％皂化)的DMF溶液缓慢加入到上述稀土上转换发光纳米晶的DMF溶液，再加入丙酮搅拌，离心，然后水洗，得到聚丙烯酸修饰的上转换纳米颗粒。优选的，将化合物1组装在聚丙烯酸修饰的上转换纳米材料的表面的具体步骤如下：将聚丙烯酸修饰的上转换纳米材料分散在水中，然后将化合物1的DMSO(二甲基亚砜)溶液逐滴加入，室温下搅拌过夜，离心得到沉淀，水洗，得到所述检测精氨酸的上转换发光纳米传感材料。所述的检测精氨酸的上转换发光纳米传感材料在精氨酸检测中的应用。在本专利技术的比率发光上转换纳米纳米材料中上转换纳米颗粒一方面起到能量供体的作用，另一方面上转换纳米颗粒起到有机分子锚定位点的作用。本专利技术产生的有益效果是：本专利技术的比率发光上转换纳米材料的激发波长为980nm，对细胞的伤害小，可以有效避免生物体的自发荧光，组织穿透能力强。以比率发光的方式检测精氨酸，作为传感器，可以同时检测两个不同波长处的荧光强度，建立内部标度，可以克服单一荧光探针由于如仪器效率、检测环境、探针浓度等因素影响检测信号的问题。并且作为新型用于检测精氨酸的溶酶体细胞定位发光共振能量转移机理的比率发光上转换传感器，具有稳定性好、抗干扰性好等优点，适用于精氨酸检测的比率生物发光成像。附图说明图1(a)为NaYF4∶Yb，Er纳米粒子的电镜图像，(b)为原位制备的NaYF4∶Yb，Er的高分辨透射电镜图像，(c)聚丙烯酸(PAA)修饰的NaYF4∶Yb，Er纳米粒子的电镜图像，(d)油酸(OA)改性的NaYF4∶Yb，Er和聚丙烯酸(PAA)改性的NaYF4∶Yb，Er纳米粒子XRD图样；图2(a)化合物1(7.3×10-5M)在水/DMSO溶液(8∶2(v/v))中的吸收光谱和PAA-UCNPs(0.15mg/mL)在980nm光激发下在水中的发光光谱；(b)PAA-UCNPs-1(0.25mg/mL)在水/DMSO溶液(8∶2(v/v))中滴加精氨酸水溶液在980nm光激发下的上转换发光光谱；(c)随精氨酸浓度增加660nm处与525nm处发光强度比率线性关系图；图3探针PAA-UCNPs-1[0.25mg/mL分散于8∶2(v/v)water/DMSO中]在660nm处与525nm处的发光强度随精氨酸浓度(分别为1.0×10-5M，5.0×10-5M，1.0×10-4M，1.5×10-4M，2.0×10-4M，3.0×10-4M，4.0×10-4M，5.0×10-4M)，激发波长980nm；(b)980nm光激发下探针PAA-UCNPs-1[0.25mg/mL分散于8∶2(v/v)water/DMSO中]在660nm处与525nm处发光强度比率时间变化曲线；(c)980nm光激发下探针PAA-UCNPs-1[0.25mg/mL分散于8∶2(v/v)wa本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种检测精氨酸的上转换发光纳米传感材料，其特征在于，采用以下方法制备：将稀土上转换发光纳米晶采用聚丙烯酸改性得到聚丙烯酸修饰的上转换纳米颗粒，再将化合物1组装在聚丙烯酸修饰的上转换纳米颗粒的表面，即得所述的检测精氨酸的上转换发光纳米传感材料；所述化合物1的结构式如下：

【技术特征摘要】
1.一种检测精氨酸的上转换发光纳米传感材料，其特征在于，采用以下方法制备：将稀土上转换发光纳米晶采用聚丙烯酸改性得到聚丙烯酸修饰的上转换纳米颗粒，再将化合物1组装在聚丙烯酸修饰的上转换纳米颗粒的表面，即得所述的检测精氨酸的上转换发光纳米传感材料；所述化合物1的结构式如下：2.如权利要求1所述检测精氨酸的上转换发光纳米传感材料，其特征在于，所述稀土上转换发光纳米晶为镱和/或铒掺杂的NaYF4。3.如权利要求1所述检测精氨酸的上转换发光纳米传感材料，其特征在于，所述稀土上转换发光纳米晶粒径为13-30nm，晶格间距为0.30nm，为(110)六方晶相。4.如权利要求1所述检测精氨酸的上转换发光纳米传感材料，其特征在于，所述的稀土上转换发光纳米晶的制备方法如下：①将稀土硝酸盐和硬脂酸的乙醇溶液逐渐加热至78℃回流，然后滴加NaOH的乙醇溶液，回流，混合物过滤，滤饼水洗两次，醇洗一次，真空干燥，得到稀土硬脂酸前驱体；②将稀土硬脂酸前驱体和NaF加入H2O、EtOH和油酸中，搅拌转移至水热反应器中，反应24小时后将反应混合物冷却，分离出沉淀物；③将CHCl3和EtOH加入沉淀物中，然后离心得到粗产物白色粉末，再用H2O-EtOH洗三次、醇洗一次后，得到所述的稀土上转换发光纳米晶。5.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：李占先，班亚楠，李海霞，于明明，魏柳荷，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：河南,41