基于分形纳米粒子的分形结构纳米探针及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种基于分形纳米粒子的分形结构纳米探针及其制备方法，以金纳米粒子作为内核，在其表面修饰上多聚腺嘌呤核苷酸(用于形成外壳与内核之间的gap)、拉曼信号分子(作为内标)；然后加入还原剂、稳定剂、氧化剂，通过调节氧化剂的浓度得到不同长径比的分形纳米粒子；然后在分形纳米粒子表面修饰上拉曼信号分子(作为外标)；最后在上述分形纳米粒子表面修饰巯基‑聚乙二醇‑叠氮制备分形结构纳米探针A，在分形纳米粒子表面修饰炔烃‑聚乙二醇‑巯基制备分形结构纳米探针B。本发明专利技术所述分形结构纳米探针的制备方法反应条件简单，合成步骤少，耗时短，生产成本低。本发明专利技术还公开了分形结构纳米探针在定量检测铜离子中的应用，本发明专利技术所述定量检测Cu

Fractal nanoprobe based on Fractal nanoparticles and its preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
基于分形纳米粒子的分形结构纳米探针及其制备方法和应用
本专利技术属于金属离子检测领域，涉及一种基于分形纳米粒子的分形结构纳米探针及其制备方法和应用，特别涉及一种用于保护定量检测铜离子的基于分形纳米粒子的分形结构纳米探针及其制备方法。
技术介绍
金属离子能调节生命过程，人类的生存和发展离不开这些必要的微量金属元素的吸收、传输、分布和利用。人体内金属离子的含量必须维持在合适的范围内，才能维持正常的生命活动。若金属离子的浓度过高或过低，人体稳态就会破坏，引发各种疾病。传统上检测金属离子的方法是电化学方法、荧光法、比色法等，但是这些方法在探针制备和检测限等方面有待进一步提高。分形结构纳米粒子是一种多枝化的纳米结构，尖端锋利，具有独特的表面等离子体性质。可以通过多种方式功能化来修饰其表面，赋予其特异性和生物相容性，因此，分形结构纳米粒子已被广泛地用作SERS基底。相较于其它形状的金纳米粒子，分形纳米粒子不仅在内核gap层产生等离子体热点，而且尖端也存在等离子体热点，对SERS定量具有良好效果。已存在的纳米粒子在检测Cu2+方面主要还存在以下几个问题：I.制备方面，用于检测Cu2+的分子通常为有机分子且合成还存在制备复杂、耗时长、产率低等不足。II.性能方面，用于检测Cu2+的分子具有一定的生物毒性。III.SERS定量检测方面，部分核壳结构的金纳米花只修饰了内标拉曼分子。因此，寻找制备简单、生物相容性好的分子用于保护定量检测铜离子的探针进而实现定量检测，将具有重要的研究意义和应用价值。专利技术内容针对现有技术的上述不足，本专利技术的目的在于解决了铜离子定量检测问题，克服了检测条件和环境变化的影响；选用内、外标同时修饰的分形纳米粒子作为基底材料，制备得到的基于内、外标同时修饰的分形纳米粒子材料具有良好的SERS性能，在上述分形纳米粒子表面修饰巯基-聚乙二醇-叠氮制备分形结构纳米探针A，在分形纳米粒子表面修饰炔烃-聚乙二醇-巯基制备分形结构纳米探针B，当体系中同时存在抗外血酸，Cu2+(即存在Cu+时)，分形结构纳米探针A与分形结构纳米探针B在Cu+的作用下发生点击反应生成稳定的五元咪唑环，引起A、B两种分形结构纳米探针的聚集，产生增强的SERS信号，由于Cu+在该反应中作为催化剂，因此能够检测痕量的Cu2+。内标拉曼分子位于金属的核和壳之间，受外壳金属层的保护，不受检测条件和环境的影响；用于发生点击反应的A、B两种分形结构纳米探针表面用PEG分子修饰增加了生物相容性，近而可实现对Cu2+的定量检测。本专利技术制备可定量检测Cu2+的分形结构纳米探针的反应机理如下式(1)所示：在抗坏血酸作用下，Cu2+还原为等物质的量的Cu+，从而驱动叠氮化的SERS探针与烷基功能化的SERS探针反应，生成一个稳定的五元咪唑环，引起SERS探针聚集，从而导致外标分子的SERS信号显著增强。根据上述原理，本专利技术采用如下的技术方案：一种基于分形纳米粒子的分形结构纳米探针的制备方法，包括以下步骤：步骤(1)：分形纳米粒子的制备：金纳米粒子与多聚腺嘌呤核苷酸进行孵化；然后修饰上拉曼小分子作为内标；然后加入还原剂、稳定剂、氧化剂进行孵化，得到分形纳米粒子；最后修饰上拉曼小分子作为外标。步骤(2)：分形结构纳米探针的制备：取两份上述制备的修饰上拉曼小分子作为外标的分形纳米粒子，震荡情况下分别加入巯基-聚乙二醇-叠氮和炔烃-聚乙二醇-巯基进行孵化，分别得到基于分形纳米粒子的分形结构纳米探针。步骤(1)中，所述金纳米粒子的制备方法采用经典的柠檬酸钠还原氯金酸法、Brust-Schiffrin法、其它含硫配体法等方法制备。其中，采用经典的柠檬酸钠还原氯金酸法制备金纳米粒子的步骤如下：将氯金酸加热，煮沸，冷凝回流，快速加入柠檬酸钠，继续回流，冷却至室温，水相滤膜过滤，得到金纳米粒子(作为内核)。其中，所述金纳米粒子的粒径为5nm，13nm，20nm；优选地，为13nm。步骤(1)中，所述多聚腺嘌呤核苷酸选自聚20腺嘌呤核苷酸PolyA20(5'-AAAAAAAAAAAAAAAAAAAACAAGAGTTACTAGTCTCGTCGGAGTCGTATCGCTACAAGTCC-3')、聚10腺嘌呤核苷酸PolyA10(5'-AAAAAAAAAACAAGAGTTACTAGTCTCGTCGGAGTCGTATCGCTACAAGTCC-3')、聚30腺嘌呤核苷酸PolyA30(5'-AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAACAAGAGTTACTAGTCTCGTCGGAGTCGTATCGCTACAAGTCC-3')等中的一种；优选地，为聚20腺嘌呤核苷酸PolyA20。步骤(1)中，所述作为内标的拉曼小分子选自巯基苯甲酸MBA、5,5'-二硫双(2-硝基苯甲酸)DTNB、4,4'-联吡啶4,4-DP、1,2'-二(4-吡啶基)乙烯1,2-BE、2,3-二氮杂萘PHTH等中的一种或多种；优选地，为巯基苯甲酸MBA。步骤(1)中，所述作为外标的拉曼小分子选自5,5'-二硫双(2-硝基苯甲酸)DTNB、巯基苯甲酸MBA、4,4'-联吡啶4,4-DP、1,2'-二(4-吡啶基)乙烯1,2-BE、2,3-二氮杂萘PHTH等中的一种或多种；优选地，为5,5'-二硫双(2-硝基苯甲酸)DTNB。步骤(1)中，所述还原剂选自盐酸羟氨NH2OH·HCl、柠檬酸钠C6H5Na3O7、抗坏血酸C6H8O6、没食子鞣酸C76H52O46、白磷P、硼氢化钠NaBH4等中的一种或多种；优选地，为盐酸羟氨。步骤(1)中，所述稳定剂选自聚乙烯吡咯烷酮PVP、田菁胶(主要成分为D-半乳糖和D-甘露糖，以摩尔比1:2组成)、羟乙基纤维素(HEC)、阿拉伯树胶(AG)、聚乙二醇(PEG)等中的一种或多种；优选地，为聚乙烯吡咯烷酮。步骤(1)中，所述氧化剂选自氯金酸HAuCl4、氯化金AuCl3、氧化金Au2O3、五氟化金AuF5等中的一种或多种；优选地，为氯金酸。本专利技术通过调节氧化剂的浓度得到不同长径比的分形纳米粒子，所述分形纳米粒子的长径比的范围在0.9～1.87。在一个具体实施方式中，本专利技术在制备分形纳米粒子时所使用的体系为200μL，其中还原剂20μL10mM盐酸羟氨NH2OH·HCl，通过调节氧化剂氯金酸HAuCl4的终浓度可得到不同长径比的分形纳米粒子。具体做法是6个200μL的体系含有20μL10mM还原剂盐酸羟氨NH2OH·HCl，分别加入4μL、8μL、12μL、16μL、20μL、24μL氧化剂氯金酸5mMHAuCl4，补加稳定剂聚乙烯吡咯烷酮1％PVP使总体积为200μL，氧化剂氯金酸HAuCl4的终浓度分别为0.1mM、0.2mM、0.3mM、0.4mM、0.5mM、0.6mM，可得到不同长径比的分形纳米粒子。步骤(1)中，所述还原剂与氧化剂的摩尔比为10：1～6；优选地，为5：2。步骤(1)中，所述多本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于分形纳米粒子的分形结构纳米探针的制备方法，其特征在于，该方法的具体步骤为：/n步骤(1)：分形纳米粒子的制备：金纳米粒子与多聚腺嘌呤核苷酸进行孵化；然后修饰上拉曼小分子作为内标；然后加入还原剂、稳定剂、氧化剂进行孵化，得到分形纳米粒子；最后修饰上拉曼小分子作为外标；/n步骤(2)：分形结构纳米探针的制备：取两份上述制备的修饰上拉曼小分子作为外标的分形纳米粒子，分别加入巯基-聚乙二醇-叠氮和炔烃-聚乙二醇-巯基进行孵化，分别得到基于分形纳米粒子的分形结构纳米探针。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于分形纳米粒子的分形结构纳米探针的制备方法，其特征在于，该方法的具体步骤为：
步骤(1)：分形纳米粒子的制备：金纳米粒子与多聚腺嘌呤核苷酸进行孵化；然后修饰上拉曼小分子作为内标；然后加入还原剂、稳定剂、氧化剂进行孵化，得到分形纳米粒子；最后修饰上拉曼小分子作为外标；
步骤(2)：分形结构纳米探针的制备：取两份上述制备的修饰上拉曼小分子作为外标的分形纳米粒子，分别加入巯基-聚乙二醇-叠氮和炔烃-聚乙二醇-巯基进行孵化，分别得到基于分形纳米粒子的分形结构纳米探针。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述多聚腺嘌呤核苷酸选自聚20腺嘌呤核苷酸PolyA20、聚10腺嘌呤核苷酸PolyA10、聚30腺嘌呤核苷酸PolyA30中的一种。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述作为内标的拉曼小分子选自巯基苯甲酸MBA、5,5'-二硫双(2-硝基苯甲酸)DTNB、4,4'-联吡啶4,4-DP、1,2'-二(4-吡啶基)乙烯1,2-BE、2,3-二氮杂萘PHTH中的一种或多种；和/或，所述作为外标的拉曼小分子选自5,5'-二硫双(2-硝基苯甲酸)DTNB、巯基苯甲酸MBA、4,4'-联吡啶4,4-DP、1,2'-二(4-吡啶基)乙烯1,2-BE、2,3-二氮杂萘PHTH中的一种或多种。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述还原剂选自盐酸羟氨NH2OH·HCl、柠檬酸钠C6H5Na3O7、抗坏血酸C6H8O6、没食子鞣酸C76H52O46、白磷P、硼氢化钠NaBH4中的一种或多种；和/或，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：裴昊，赵靖，李丽，
申请(专利权)人：华东师范大学，
类型：发明
国别省市：上海;31