一种荧光传感器、制备方法及其应用技术

本发明专利技术提供了一种荧光传感器、制备方法及其应用，与现有技术相比，本生物传感器的制备方法，使用的MnO2 NS‑FAM复合物合成简单，耗能低，成本低，生物相容性好，首先利用MnO2 NS‑FAM复合物的低背景信号的优点提高信噪比；然后利用H2O2能与MnO2NS‑FAM复合物中的二氧化锰发生氧化还原反应生成二价锰离子，得到自由的FAM并恢复荧光，最后利用荧光恢复的强度构建与H2O2，葡萄糖和胆固醇浓度的线性关系，实现对三种目标物的检测。该方法具有低背景，灵敏度高、检测限低、选择性好的特点。

A fluorescent sensor, preparation method and its application

\u672c\u53d1\u660e\u63d0\u4f9b\u4e86\u4e00\u79cd\u8367\u5149\u4f20\u611f\u5668\u3001\u5236\u5907\u65b9\u6cd5\u53ca\u5176\u5e94\u7528\uff0c\u4e0e\u73b0\u6709\u6280\u672f\u76f8\u6bd4\uff0c\u672c\u751f\u7269\u4f20\u611f\u5668\u7684\u5236\u5907\u65b9\u6cd5\uff0c\u4f7f\u7528\u7684MnO2\u00a0NS\u2011FAM\u590d\u5408\u7269\u5408\u6210\u7b80\u5355\uff0c\u8017\u80fd\u4f4e\uff0c\u6210\u672c\u4f4e\uff0c\u751f\u7269\u76f8\u5bb9\u6027\u597d\uff0c\u9996\u5148\u5229\u7528MnO2\u00a0NS\u2011FAM\u590d\u5408\u7269\u7684\u4f4e\u80cc\u666f\u4fe1\u53f7\u7684\u4f18\u70b9\u63d0\u9ad8\u4fe1\u566a\u6bd4\uff1b\u7136\u540e\u5229\u7528H2O2\u80fd\u4e0eMnO2NS\u2011FAM\u590d\u5408\u7269\u4e2d\u7684\u4e8c\u6c27\u5316\u9530\u53d1\u751f\u6c27\u5316\u8fd8\u539f\u53cd\u5e94\u751f\u6210\u4e8c\u4ef7\u9530\u79bb\u5b50\uff0c\u5f97\u5230\u81ea\u7531\u7684FAM\u5e76\u6062\u590d\u8367\u5149\uff0c\u6700\u540e\u5229\u7528\u8367\u5149\u6062\u590d\u7684\u5f3a\u5ea6\u6784\u5efa\u4e0eH2O2\uff0c\u8461\u8404\u7cd6\u548c\u80c6\u56fa\u9187\u6d53\u5ea6\u7684\u7ebf\u6027\u5173\u7cfb\uff0c\u5b9e\u73b0\u5bf9\u4e09\u79cd\u76ee\u6807\u7269\u7684\u68c0\u6d4b\u3002 This method has the characteristics of low background, high sensitivity, low detection limit and good selectivity.

【技术实现步骤摘要】
一种荧光传感器、制备方法及其应用
本专利技术属于生物传感器
，具体涉及一种荧光传感器、制备方法及其应用。由二氧化锰纳米片(MnO2NS)与5-羧基荧光素(FAM)首次合成的纳米复合材料(MnO2NS-FAM复合物)作为荧光平台，用于简单有效地灵敏检测H2O2及进一步的检测葡萄糖和胆固醇。
技术介绍
近年来，单个或几个原子层的二维(2D)纳米材料具有独特的物理和化学性质引起了研究人员的关注。其中，低成本和无毒的二维二氧化锰纳米片(MnO2NS)由于其优异的光吸收能力，快速的电子传递速率，独特的催化性质，优良的生物相容性和良好的水溶性受到了科研人员的青睐。过氧化氢(H2O2)是重要的生物分子之一，它作为信号分子在各种信号转导过程中发挥重要作用，是老化和疾病中的重要氧化应激标记，以及是响应病原体侵袭的关键防御剂。因此H2O2的水平异常将导致对蛋白质和DNA的严重损害，从而进一步引起各种相关疾病，例如自身免疫性疾病，癌症等。此外，H2O2是多种酶的水解副产物，由各种氧化酶催化氧化各自底物后产生。例如，葡萄糖和胆固醇可以分别被葡萄糖氧化酶，胆固醇氧化酶催化产生H2O2。考虑到H2O2的生物学重要性，痕量浓度的H2O2测定不仅有助于诊断与H2O2有关的疾病，而且还能间接地监测一些重要的生物分子如葡萄糖或胆固醇。为了保持健康，控制葡萄糖和胆固醇水平非常重要。根据世界卫生组织(WHO)的报道，至2030年糖尿病将是第二大死因，而血糖是糖尿病最典型的指标。而胆固醇是人体必需的脂质和哺乳动物细胞的细胞内膜的主要成分，血液中胆固醇水平异常可能引起许多心脑血管疾病如高血压，动脉硬化，冠心病，脂代谢功能障碍，脑血栓等风险。因此，开发一种快速，灵敏，可靠的方法检测H2O2，葡萄糖和胆固醇对于某些相关疾病的早期诊断具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种荧光传感器及其制备方法，一步超声法制备了低背景信号的MnO2NS-FAM复合物作为荧光传感器，制备方法简单。本专利技术还提供了一种荧光传感器的应用，用去检测H2O2及进一步的检测葡萄糖和胆固醇。在H2O2的作用下，复合物中的二氧化锰纳米片被还原成二价锰离子，释放出FAM并恢复荧光，构建了由H2O2调节MnO2NS-FAM复合物荧光强度的荧光传感器。利用制备的荧光生物传感器，在不同浓度的H2O2，MnO2NS-FAM复合物荧光强度不同，构建线性关系，实现了对H2O2灵敏性、特异性的检测。此外，本专利技术基于此原理，还进一步提供了MnO2NS-FAM复合物为荧光传感器检测葡萄糖或胆固醇的应用。基于葡萄糖或胆固醇分别在葡萄糖或胆固醇氧化酶的特异性催化作用下生成H2O2，从而通过酶促反应产生的H2O2实现对葡萄糖和胆固醇的灵敏检测。本专利技术提供的一种荧光传感器的制备方法，包括以下步骤：将高锰酸钾溶液和5-羧基荧光素FAM混合于吗啉乙磺酸MES缓冲溶液中，将混合液超声后，得MnO2NS-FAM复合物，即为荧光传感器。进一步的，具体制备方法为：取1-1.5ml10mM高锰酸钾溶液和1mL10-5mgL-15-羧基荧光素溶液加入到12mLpH＝6.0的0.1M吗啉乙磺酸缓冲溶液，将混合液在室温下超声25-35min，形成棕褐色溶液，将超声后的混合液先离心后,用去离子水和乙醇洗涤沉淀，去除残余反应物，再将沉淀干燥，最后，称取产物超声分散在去离子水中，得MnO2NS-FAM复合物溶液，冷藏保存备用。进一步的，将高锰酸钾溶液加入到吗啉乙磺酸MES缓冲溶液中，将混合液在室温下超声后，得二氧化锰纳米片MnO2NS，分离、洗涤、干燥后，称取10mg分散于去离子水中，得浓度为1mgmL-1MnO2NS分散液，冷藏保存备用。一种荧光传感器，采用上述方法制备得到。一种荧光传感器用于检测H2O2的应用。具体的，H2O2检测方法为：取不同浓度的H2O2溶液分别加入到含有MnO2NS-FAM复合物荧光传感器的Tris-HCl缓冲液中，孵育，然后，测定荧光强度；根据H2O2的浓度与对应的荧光强度构建线性关系，实现对H2O2的检测。进一步的，检测H2O2的方法为：取20μL不同浓度的H2O2溶液分别加入到180μL含有MnO2NS-FAM复合物的Tris-HCl缓冲液中，将混合溶液在37-40℃下孵育5-10分钟，最后，测定荧光强度；根据H2O2的浓度与对应的荧光强度构建线性关系，进而实现对H2O2的定量检测；其中，H2O2在检测体系中终浓度分别为0,5,10,20,30,50,100,150,200,300,400,500μM；检测H2O2过程中：MnO2NS-FAM复合物最终浓度为50μgmL-1；含有MnO2NS-FAM复合物传感器的Tris-HCl缓冲液的制备方法为：向之前以去离子水为溶剂的MnO2NS-FAM复合物溶液加入Tris-HCl缓冲溶液，即得，所用的Tris-HCl缓冲溶液的pH为7.5,浓度为10mM。一种荧光传感器用于检测葡萄糖的应用。检测测葡萄糖的方法为：取不同浓度的葡萄糖溶液，分别加入到含有MnO2NS-FAM复合物传感器的Tris-HCl缓冲液中，再分别加入相同量的葡萄糖氧化酶溶液，摇动混合均匀，孵育,葡萄糖与葡糖糖氧化酶充分反应生成H2O2分解MnO2NS-FAM复合物，检测混合溶液的荧光强度变化，根据葡萄糖的浓度与对应的荧光强度构建线性关系，进而实现对葡萄糖的定量检测。具体的，检测葡萄糖的方法为：取10μL不同浓度的葡萄糖溶液，分别加入到180μL含有MnO2NS-FAM复合物的Tris-HCl缓冲液中，再分别加入10μL相同浓度的葡萄糖氧化酶溶液，摇动混合均匀，37-40℃下反应30-40min,使葡萄糖与葡糖糖氧化酶充分反应生成H2O2分解MnO2NS-FAM复合物；测定荧光强度，根据葡萄糖的浓度与对应的荧光强度构建线性关系，进而实现对葡萄糖的定量检测。检测葡萄糖的过程中，检测体系中各物质终浓度为：MnO2NS-FAM复合物最终浓度为50μgmL-1，葡糖糖氧化酶终的浓度为80UmL-1,葡萄糖的终浓度分别为0，2，4，6，8，15，25，50，100，150，200，300，400μM；所述葡糖糖溶液和葡糖糖氧化酶溶液用10mMpH＝7.5的Tris-HCl缓冲液为溶剂制备。检测过程中，所述含有MnO2NS-FAM复合物传感器的Tris-HCl缓冲液的制备方法为：向之前以去离子水为溶剂的MnO2NS-FAM复合物溶液加入Tris-HCl缓冲溶液，即得，所用的Tris-HCl缓冲溶液的pH为7.5,浓度为10mM。一种荧光传感器用于检测胆固醇的应用。检测胆固醇的方法为：取不同浓度的胆固醇溶液，分别加入到含有MnO2NS-FAM复合物的Tris-HCl缓冲液中，再分别加入相同量的胆固醇氧化酶溶液，摇动混合均匀，37-40℃下反应30-40min,使胆固醇与胆固醇氧化酶充分反应生成H2O2分解MnO2NS-FAM复合物；检测混合溶液的荧光强度变化，根据胆固醇的浓度与对应的荧光强度构建线性关系，进而实现对胆固醇的定量检测。进一步的，检测胆固醇的具体方法为：取10μL不同浓度的胆固醇溶液，分别加入到180μLMnO2NS-FAM复合物的Tris-HCl缓冲液中，再分别加入10μ本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种荧光传感器的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：将高锰酸钾溶液和5‑羧基荧光素FAM混合于吗啉乙磺酸MES缓冲溶液中，将混合液超声后，得MnO2NS‑FAM复合物，即为荧光传感器。

【技术特征摘要】
1.一种荧光传感器的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：将高锰酸钾溶液和5-羧基荧光素FAM混合于吗啉乙磺酸MES缓冲溶液中，将混合液超声后，得MnO2NS-FAM复合物，即为荧光传感器。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，制备方法为：取1-1.5ml10mM高锰酸钾溶液和1mL10-5mgL-15-羧基荧光素溶液加入到12mLpH＝6.0的0.1M吗啉乙磺酸缓冲溶液，将混合液在室温下超声25-35min，形成棕褐色溶液，将超声后的混合液先离心后,用去离子水和乙醇洗涤沉淀，去除残余反应物，再将沉淀干燥，最后，称取产物超声分散在去离子水中，得MnO2NS-FAM复合物溶液，冷藏保存备用。3.一种荧光传感器，其特征在于，采用权利要求1或2所述的方法制备得到。4.一种权利要求3所述的荧光传感器用于检测H2O2的应用。5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，检测H2O2的方法为：取不同浓度的H2O2溶液分别加入到含有MnO2NS-FAM复合物传感器的Tris-HCl缓冲液中，孵育，然后，测定荧光强度；根据H2O2的浓度与对应的荧...

【专利技术属性】
技术研发人员：王广凤，朱升美，
申请(专利权)人：安徽师范大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34