一种基于共轭聚合物的表面增强拉曼‑荧光双模纳米探针及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于共轭聚合物的表面增强拉曼‑荧光双模纳米探针及其制备方法，所述探针为四层核壳结构，由内至外分别为连接有拉曼信号分子的贵金属纳米颗粒内核，包裹内核的第一修饰层，覆盖第一修饰层的共轭聚合物荧光分子层，以及包裹共轭聚合物荧光分子层的第二修饰层。本发明专利技术的纳米探针采用了共轭聚合物纳米颗粒作为荧光信号来源，既提高了光化学稳定性又降低了生物毒性。通过控制第一修饰层厚度调控荧光分子与金属核之间的距离，实现对探针光学性质的调控。本发明专利技术的SERS‑MEF双模探针同时还兼具表面增强拉曼光谱与金属增强荧光的双重优势，可实现多变量分析以及快速成像等，可广泛应用于生物医学检测中，具有较大的应用前景。

A conjugated polymer surface enhanced Raman fluorescence dual-mode nano probe and its preparation method based on

The invention discloses a conjugated polymer surface enhanced Raman fluorescence dual-mode nano probe and preparation method thereof based on the probe into four layers core-shell structure, from the inside to the outside are respectively connected with noble metal nanoparticles Raman signal molecule in the kernel, the first modification layer of the kernel, conjugated polymer fluorescent molecular layer covering the first modification layer, and wrapping the fluorescent conjugated polymers molecular layer second layer modification. The nano probe of the invention uses conjugated polymer nanoparticles as a source of fluorescence signal, which not only improves the photochemical stability but also reduces the biological toxicity. The optical properties of the probe are regulated by controlling the distance between the fluorescent molecules and the metal nuclei by controlling the thickness of the first modified layer. SERS MEF dual-mode probe of the invention also has the surface enhanced Raman spectroscopy and fluorescence enhanced metal double advantage, can realize multi variable analysis and fast imaging, can be widely used in biomedical detection, which has wide application prospect.

【技术实现步骤摘要】
一种基于共轭聚合物的表面增强拉曼-荧光双模纳米探针及其制备方法
本专利技术属于生物分析化学
更具体地，涉及一种基于共轭聚合物的表面增强拉曼-荧光双模纳米探针及其制备方法。
技术介绍
近年来，各类癌症越来越成为威胁人类生命健康的一大杀手，对癌症的早期诊断与治疗尤为重要。基于表面等离激元纳米结构的金属增强荧光（Metal-enhancedfluorescence,MEF）和表面增强拉曼散射（Surface-enhancedRamanscattering,SERS）在对化学及生物物质的快速而灵敏的鉴定与检测、分子成像、疾病监测等方面均表现出惊人的优势。SERS能够采集丰富的结构信息，从而可以确定分子或中间产物的含量，但要获得可信数据需要耗费大量的时间，在快速分析与高分辨成像中存在不足；MEF技术具有极高的灵敏度和快速显示分析物浓度变化的能力，却难以进行多成分分析。因此，同时融合了荧光与SERS两种技术的优势的SERS-MEF双模技术可大大提高生物检测的准确性和灵敏性，实现对癌细胞的靶向识别与追踪，揭示癌细胞起源、分化、粘附、转移等活动过程，对癌症的早期诊断与治疗有重要意义。应用SERS-MEF双模技术的关键在于双模探针的制备。目前国内外有关SERS-MEF双模探针的研究较少，而且仅有的关于SERS-荧光双模技术的研究也大多采用有机小分子或无机量子点作为荧光信号物质，存在光化学性质不稳定或者具有毒性等问题，这限制了它们在活体内的临床应用。在制备工艺上，目前已有的SERS-荧光双模探针将荧光分子直接掺杂在外层二氧化硅层中，既无法精准控制荧光分子与金属核的距离从而实现光学性质调控，又容易存在荧光分子逸出导致生物毒性的潜在问题。因此，制备出一种光化学性质稳定，具有高度生物相容性，具有双增强功能且光学性能可控的SERS-MEF双模探针具有极大的应用前景。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服现有SERS-荧光双模探针存在光化学性质不稳定或者具有毒性等问题，提供一种光化学性质稳定，具有高度生物相容性的SERS-MEF双模探针。所述探针采用共轭聚合物纳米颗粒作为荧光信号来源，既提高了光化学稳定性又降低了生物毒性。通过控制第一修饰层厚度调控荧光分子与金属核之间的距离，实现对探针光学性质的调控。所述双模探针同时还兼具表面增强拉曼光谱与增强荧光的双重优势，可实现多变量分析以及快速成像等，可广泛应用于生物医学检测中，具有较大的应用前景。本专利技术的目的是提供一种基于共轭聚合物的表面增强拉曼-荧光双模纳米探针。本专利技术的另一目的是提供所述表面增强拉曼-荧光双模纳米探针的制备方法。本专利技术的再一目的是提供所述表面增强拉曼-荧光双模纳米探针的应用本专利技术的上述目的是通过以下技术方案给予实现的：一种基于共轭聚合物的表面增强拉曼-荧光双模纳米探针，所述探针为四层核壳结构，由内至外分别为连接有拉曼信号分子的贵金属纳米颗粒内核，包裹内核的第一修饰层，覆盖第一修饰层的共轭聚合物荧光分子层，以及包裹共轭聚合物荧光分子层的第二修饰层；所述第一修饰层的厚度为5～20nm。本专利技术的表面增强拉曼-荧光双模纳米探针由于采用了共轭聚合物纳米颗粒作为荧光信号来源，既提高了光化学稳定性又降低了生物毒性，更为重要的是严格控制金属纳米颗粒外的第一层二氧化硅层厚度，使其既能有效阻隔荧光分子与金属的直接接触而防止荧光猝灭，又使其保持在表面等离激元的增强作用区域内从而达到荧光增强效果。优选地，所述双模纳米探针大小为60～120nm。优选地，所述贵金属纳米颗粒内核为35nm。优选地，所述第一修饰层的厚度为8～16nm。更优选地，所述第一修饰层的厚度为12nm。优选地，所述贵金属纳米颗粒为金纳米颗粒或银纳米颗粒。优选地，所述修饰层为二氧化硅。优选地，所述拉曼信号分子为4-巯基苯甲酸（4-MBA）优选地，所述共轭聚合物为MEH-PPV或BDMO-PPV。上述表面增强拉曼-荧光双模纳米探针的制备方法，包括如下步骤：S1.柠檬酸钠还原法制备贵金属纳米颗粒水分散液；S2.将拉曼信号分子溶液加入到S1的贵金属纳米颗粒水分散液中，超声或搅拌得到混合液；S3.控制反应温度不高于20℃，将S2的混合液转移到无水乙醇中，搅拌混匀后再加入氨水，继续搅拌混匀，再滴加硅酸四乙脂/乙醇溶液，搅拌反应2～3h；再升温至28℃，继续反应18～20h，离心并清洗，获得SERS活性粒子；S4.配制共轭聚合物四氢呋喃溶液，超声条件注入至蒸馏水中，制备共轭聚合物点（CPNs），真空静置使残余四氢呋喃挥发完全后备用；S5.分别用硅烷偶联剂对S3的SERS活性粒子和S4的CPNs进行表面修饰，超声均匀使其表面带上活性官能团后将两者混合，继续超声均匀使CPNs吸附到SERS活性粒子表面；S6.控制反应温度不高于20℃，往S5的混合溶液中依次加入NH4OH和TEOS/EtOH溶液，以Stöber方法包覆第二层二氧化硅，离心并清洗，获得SERS-MEF双模探针。具体地，步骤S1所述柠檬酸钠还原法制备贵金属纳米颗粒水分散液具体为将HAuCl4水溶液加入到煮沸的蒸馏水中，继续煮沸后加入柠檬酸三钠水溶液，制得得到金纳米颗粒；优选地，步骤S2所述拉曼信号分子为4-巯基苯甲酸（4-MBA）。优选地，步骤S3所述混合液、无水乙醇、氨水以及硅酸四乙脂/乙醇溶液的体积比为5：200：7.5：1～4。具体地，所述TEOS/EtOH溶液浓度为10mM，当5mL拉曼信号分子-贵金属纳米颗粒水分散液加入的总体积为1.5mL，2.0mL，3.0mL，4.0mLTEOS/EtOH溶液时，对应所得的第一层SiO2厚度分别为8nm，12nm，16nm，20nm。优选地，步骤S3为分两次滴加硅酸四乙脂/乙醇溶液。优选地，步骤S2所述超声或搅拌的时间为25～35min（优选30min）。优选地，步骤S3所述搅拌混匀时间均为3～5min（优选5min）。优选地，步骤S4所述共轭聚合物四氢呋喃溶液与蒸馏水的体积比为1：4。优选地，步骤S4所述共轭聚合物为MEH-PPV或BDMO-PPV。优选地，步骤S5所述SERS活性粒子、CPNs分散液和硅烷偶联剂的体积比为3mL：1mL：5uL。优选地，步骤S5所述硅烷偶联剂为三氨丙基三乙氧基硅烷（APTES）。具体的，步骤S6为加入NH4OH，再分两次加入1.5mL10mM的TEOS/EtOH溶液。优选地，是通过冰水浴控制滴加硅酸四乙脂/乙醇溶液时反应温度不高于20℃。本专利技术制备得到的纳米探针同时兼具增强拉曼光谱与增强荧光的双重优势，从而可实现多变量分析以及快速成像等，可广泛应用于生物医学检测中。因此，上述表面增强拉曼-荧光双模纳米探针在生物传感和/或细胞成像方面的应用亦在本专利技术保护范围内。本专利技术采用了共轭聚合物纳米颗粒作为荧光信号来源，既提高了光化学稳定性又降低了生物毒性，通过严格控制金属纳米颗粒外的第一层二氧化硅层厚度，使其既能有效阻隔荧光分子与金属的直接接触而防止荧光猝灭，又使其保持在表面等离激元的增强作用区域内从而达到荧光增强效果。此外，本专利技术中充当荧光分子的CPNs首先通过表面修饰固定到SERS活性粒子表面，形成荧光分子层再生长第二层SiO2外壳，可有效防止在生物检测应用过程中CPNs的逸出造成干扰。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于共轭聚合物的表面增强拉曼‑荧光双模纳米探针，其特征在于，所述探针为四层核壳结构，由内至外分别为连接有拉曼信号分子的贵金属纳米颗粒内核，包裹内核的第一修饰层，覆盖第一修饰层的共轭聚合物荧光分子层，以及包裹共轭聚合物荧光分子层的第二修饰层；所述第一修饰层的厚度为5～20 nm。

【技术特征摘要】
1.一种基于共轭聚合物的表面增强拉曼-荧光双模纳米探针，其特征在于，所述探针为四层核壳结构，由内至外分别为连接有拉曼信号分子的贵金属纳米颗粒内核，包裹内核的第一修饰层，覆盖第一修饰层的共轭聚合物荧光分子层，以及包裹共轭聚合物荧光分子层的第二修饰层；所述第一修饰层的厚度为5～20nm。2.根据权利要求1所述的双模纳米探针，其特征在于，所述贵金属纳米颗粒为金纳米颗粒或银纳米颗粒。3.根据权利要求1所述的双模纳米探针，其特征在于，所述修饰层为二氧化硅。4.根据权利要求1所述的双模纳米探针，其特征在于，所述共轭聚合物为MEH-PPV或BDMO-PPV。5.权利要求1～4任一项所述的双模纳米探针的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1.柠檬酸钠还原法制备贵金属纳米颗粒水分散液；S2.将拉曼信号分子溶液加入到S1的贵金属纳米颗粒水分散液中，超声或搅拌得到混合液；S3.控制反应温度不高于20℃，将S2的混合液转移到无水乙醇中，搅拌混匀后再加入氨水，继续搅拌混匀，再滴加硅酸四乙脂/乙醇溶液，搅拌反应2～3h；再升温至28℃，继续反应18～20h，离心并清洗，获得SE...

【专利技术属性】
技术研发人员：区洁美，陈旭东，麦碧云，陈中，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：广东,44