基于内滤效应检测硫化氢及活细胞内硫化氢成像的荧光碳点纳米探针及其使用方法技术

本发明专利技术提出基于内滤效应检测硫化氢及活细胞内硫化氢成像的荧光碳点纳米探针及其使用方法，建立了一种荧光检测硫化氢及活细胞硫化氢示踪的简单绿色方法。以西红柿为原料制备了荧光碳点，该碳点（CDs）在410 nm紫外光照射下，在520 nm处产生很强的绿色荧光，荧光发射峰随着激发光波长的增加而逐渐红移，相对荧光量子产率为53%，并且能作为荧光供体与有机小分子受体（DMI）基于内滤效应构成探针，用于外源和内源性硫化氢的检测，该传感系统作为荧光探针，已成功应用于检测硫化氢和活细胞成像分析，该传感方法在环境分析领域、生化分析领域和细胞成像分析中具有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
基于内滤效应检测硫化氢及活细胞内硫化氢成像的荧光碳点纳米探针及其使用方法
本专利技术涉及生化分析
，特别是指基于内滤效应检测硫化氢及活细胞内硫化氢成像的荧光碳点纳米探针及其使用方法。
技术介绍
碳量子点（CDs），又称碳点或碳纳米点，是一类新型的碳纳米材料，尺寸一般在10nm以下，具有优异的光电学性质，颗粒均匀、分散性好和低制备成本、低的毒性、良好的生物相容性、激发和发射波长可调、光稳定性好、无光闪烁现象等特点。CDs相比与传统的金属量子点，有许多优点，其独特的发光性质和生物相容性在发光设备、光催化、生化分析、光电子学、细胞成像及检测等领域具有较好的应用前景。CDs的制备已取得了很大进展，目前已经报道了许多合成CDs的方法，主要有：电弧放电法（X.Y.Xu,R.Ray,W.A.Scrivens,J.Am.Chem.Soc.2004,126,12736-12737）、激光消融术法(X.Wang,L.Cao,Y.Sun,Chem.Comrmrn,2009,3774-3776)、电化学法（H.Li,X.He,Z.Kang,Angew.Chem.Int.Ed,2010,49,4430-4434）、燃烧法(H.Liu,T.Ye,C.Mao,Angew,Chem.Int.Ed.2007,46,6473-6475)、水热法(M.X.Gao,C.F.Liu,Z.L.Wu,Q.L.Zeng,X.X.Yang,W.B.Wu,Y.F.LiandC.Z.Huang,Chem.Commun.,2013,49,8015-8017)、超声处理法(H.T.Li,X.D.He,Z.H.Kang,Carbon,2011,49,605-609)、微波法(J.L.Chen,X.P.Yan,Chem.Commun,2011,47,3135-3137)等。对于这种方法，有的原材料昂贵不容易获到，有的过程复杂繁琐，有的反应条件比较苛刻，而且能耗比较大。因此，寻找一种绿色环保、低能耗、低成本的合成CDs是非常迫切且有意义。硫化氢作为体内的第三种内源性气体信号分子，在各种生理和病理过程中具有重要作用，尤其是硫化氢具有很强的内源性抗氧化作用及神经保护的特性，是一种重要的内生性的气体递质，有助于多种多样的生化反应过程，例如：血管扩张、血管再生、细胞凋亡、炎症和神经调节等。专利CN201310381224.7中公开了一种基于黄酮衍生物的荧光增强型硫化氢荧光探针，提供了一种选择性好，灵敏度高，能够荧光增强检测含硫化氢的荧光探针。该荧光探针仅是用于检测硫化氢的存在与否；专利CN201210348010.5涉及用于检测硫化氢(H2S)的荧光探针，具体地说是一种基于硝基还原检测细胞内硫化氢的荧光探针及其应用。荧光探针为以半菁染料或花菁染料作为荧光母体，并在母体上引入间硝基苯胺或间硝基苯酚。所述荧光探针用于水体或生物体内外硫化氢的检测。现有的荧光探针仅能检测出待测样品中是否含有硫化氢，而并不能连续检测硫化氢的含量。
技术实现思路
本专利技术提出基于内滤效应检测硫化氢及活细胞内硫化氢成像的荧光碳点纳米探针及其使用方法，建立了一种荧光检测硫化氢及活细胞硫化氢示踪的简单绿色方法。本专利技术的技术方案是这样实现的：基于内滤效应检测硫化氢及活细胞内硫化氢成像的荧光碳点纳米探针，荧光碳点与有机小分子受体基于内滤效应形成荧光碳点纳米探针。所述荧光碳点由西红柿碳化制备得到，有机小分子受体化学式为。所述荧光碳点的合成方法，步骤如下：将新鲜西红柿置于研钵中，充分研磨后过100-260目滤膜得滤液，取一定体积的滤液于水热反应釜中，再加入超纯水加热至250℃并搅拌，10h后停止加热自然冷却至室温，过滤，收集滤液置于透析袋中，在超纯水环境下避光透析24h，取上清液即为荧光碳点。所述滤液与超纯水的体积比为3:（20-23）；透析袋型号为MWCO:1kDa,poresize:ca.1.0nm。所述有机小分子受体的合成方法，步骤如下：（1）取2,3,3-三甲基-3H-吲哚和碘甲烷混合溶解在乙腈里，在氩气保护下60℃回流11h，自然冷却到室温，得到一种浅粉色沉淀，过滤，用乙酸乙酯洗三次，真空干燥，得浅粉色粉末；合成路线为：；（2）将步骤（1）得到的浅粉色粉末和4-二氨基苯甲醛（0.112g，0.75mmoL）混合溶解在10mL乙醇中，在氩气保护下180℃回流4.5h，减压蒸馏，剩余液体经柱层析提纯得到纯净的有机小分子受体，合成路线为：。所述步骤（1）中2,3,3-三甲基-3H-吲哚在乙腈里的物质的量浓度为（1-4）mmol/mL、碘甲烷在乙腈里的对应物质的量浓度依次为（2-8）mmol/mL。所述步骤（2）中，浅粉色粉末在乙醇中的物质的量浓度为0.05mmol/mL、4-二氨基苯甲醛在乙醇中的物质的量浓度为0.075mmol/mL；柱层析提纯采用的试剂为二氯甲烷和乙醇按体积比（20-23）:1。所述的荧光碳点纳米探针的使用方法，步骤为：将荧光碳点和有机小分子受体在细胞培养皿中与活细胞孵育24h，用PBS缓冲液洗涤细胞除去未进入细胞的液体，采用激光共聚焦显微镜系统进行观察，然后再分别加入多组梯度浓度的硫化钠溶液孵育1h，用PBS缓冲液洗涤细胞除去未进入细胞的液体，采用激光共聚焦显微镜系统进行观察。本专利技术具有以下有益效果：（1）本专利技术以西红柿为原料制备了荧光碳点，该碳点（CDs）在410nm紫外光照射下，在520nm处产生很强的绿色荧光，荧光发射峰随着激发光波长的增加而逐渐红移，相对荧光量子产率为53%（以硫酸奎宁为参比），C、N、O元素含量分别为60.23%、7.16%、30.11%，并且能作为荧光供体与有机小分子受体（DMI）基于内滤效应构成探针，用于外源和内源性硫化氢的检测。（2）本专利技术的荧光碳点在细胞培养皿中与活细胞孵育24h，采用激光共聚焦显微镜系统进行观察，细胞持续发出绿色荧光，再加入有机小分子孵育12h后荧光猝灭，在加入外源硫化氢孵育1h后荧光恢复，基于上述特性，建立了一种荧光检测硫化氢及活细胞硫化氢示踪的简单绿色方法。（3）本专利技术首次发现由西红柿碳化的碳点能够通过内滤效应检测硫化氢，该方法作为检测硫化氢的有效手段，表现出显著的优势。检测限低至0.42μmol/L，线性响应范围为：10-70μmol/L（R2=0.9904），该传感系统作为荧光探针，具有简单、低成本、绿色、高选择性、快速、敏感的光学特征，已成功应用于检测硫化氢和活细胞成像分析，该传感方法在环境分析领域、生化分析领域和细胞成像分析中具有广阔的应用前景。（4）本专利技术采用碳点合成的原料为西红柿，对河南地区来说，价格低廉、来源广；采用热解方式碳化，具有制备设备仪器简单、碳化时间短等优点，可以实现商品化生产；具有高度的灵敏性和很好的选择性，线性响应范围宽；基于内滤效应，具有更简单方便、机理明确等独特优势；荧光探针检测硫化氢快速灵敏、响应时间短、特异性好；该荧光探针活细胞硫化氢成像分析稳定，呈现绿色荧光；因此，该CDs可以作为荧光探针检测硫化氢及活细胞内硫化氢成像分析，由于其简单方便、低成本、绿色环保、高选择性、快速、敏感的光学特征，具有很好的应用前景。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于内滤效应检测硫化氢及活细胞内硫化氢成像的荧光碳点纳米探针，其特征在于：荧光碳点与有机小分子受体基于内滤效应形成荧光碳点纳米探针。

【技术特征摘要】
1.基于内滤效应检测硫化氢及活细胞内硫化氢成像的荧光碳点纳米探针，其特征在于：荧光碳点与有机小分子受体基于内滤效应形成荧光碳点纳米探针。2.根据权利要求1所述的基于内滤效应检测硫化氢及活细胞内硫化氢成像的荧光碳点纳米探针，其特征在于：所述荧光碳点由西红柿碳化制备得到，有机小分子受体化学式为。3.根据权利要求2所述的基于内滤效应检测硫化氢及活细胞内硫化氢成像的荧光碳点纳米探针，其特征在于，所述荧光碳点的合成方法，步骤如下：将新鲜西红柿置于研钵中，充分研磨后过100-260目滤膜得滤液，取一定体积的滤液于水热反应釜中，再加入超纯水加热至250℃并搅拌，10h后停止加热自然冷却至室温，过滤，收集滤液置于透析袋中，在超纯水环境下避光透析24h，取上清液即为荧光碳点。4.根据权利要求3所述的基于内滤效应检测硫化氢及活细胞内硫化氢成像的荧光碳点纳米探针，其特征在于：所述滤液与超纯水的体积比为3：（20-23）；透析袋型号为MWCO:1kDa,poresize:ca.1.0nm。5.根据权利要求2所述的基于内滤效应检测硫化氢及活细胞内硫化氢成像的荧光碳点纳米探针，其特征在于，所述有机小分子受体的合成方法，步骤如下：（1）取2,3,3-三甲基-3H-吲哚和碘甲烷混合溶解在乙腈里，在氩气保护下60℃回流11h，自然冷却到室温...

【专利技术属性】
技术研发人员：张旭，陈云云，方东，张超，杨婷，周航，
申请(专利权)人：河南大学，
类型：发明
国别省市：河南,41