一种基于CaS纳米荧光探针检测过氧化氢和相关目标物的方法技术

本发明专利技术属于生物检测技术领域，公开了一种基于纳米探针检测过氧化氢和相关目标物的方法。所述方法采用水溶性稀土掺杂CaS:Ce

【技术实现步骤摘要】
一种基于CaS纳米荧光探针检测过氧化氢和相关目标物的方法
本专利技术属于生物检测
，具体涉及一种基于CaS纳米荧光探针检测过氧化氢和相关目标物的方法。
技术介绍
过氧化氢(H2O2，俗称双氧水)溶液为无色无味液体，是目前广泛应用于造纸业和纺织业等的一种强氧化剂。人体中许多的生化反应都会产生过氧化氢，如黄嘌呤在黄嘌呤氧化酶的催化作用下会产生过氧化氢。但是过氧化氢积累过多会加速人体的衰老，诱发癌症的产生，以及引发糖尿病和肾脏等疾病。目前越来越多的人因为不良的生活习惯以及饮食习惯，而患上高尿酸症、痛风等及疾病，患者饱受疾病的痛苦。所以，在复杂体系中实现精准快速的过氧化氢及其相关物浓度的检测，对由过氧化氢积累过多而引起的疾病的早期诊断和治疗起重要作用。目前，关于过氧化氢以及相关物的检测的主要方法有电化学法、色谱法和分光光度计法等，但是这些方法均存在一定的不足，如，这些方法对仪器和样品的要求都比较高，并且无法避免血液中复杂成分的干扰，使得这些方法无法实现对过氧化氢以及相关物浓度快速精准的直接检测。因此，还需探究对其微量检测的简便准确快捷的方法。与传统有机染料和无机半导体纳米材料相比，稀土掺杂纳米荧光材料如近红外纳米材料具有低自身荧光，深穿透性以及高分辨率的特点，上转换纳米材料具有发射峰窄、无自发荧光、近红外激发零背景、光稳定性好等优势，非常适合疾病标志物的检测，为发展便捷、经济、精准的过氧化氢及其相关物的检测方法提供一种新思路。
技术实现思路
本专利技术提供了一种基于稀土掺杂CaS纳米荧光探针的过氧化氢及其过氧化氢生成体系相关物质的检测方法，特别是提供一种基于CaS:Ce3+/Er3+近红外II区纳米荧光探针检测过氧化氢和黄嘌呤的方法；本专利技术所述的方法只需通过简单混合即可实现血清或全血中过氧化氢和黄嘌呤的高灵敏度、高选择性和低成本的检测。一种基于纳米探针的检测方法，该方法包括将待测目标物与纳米探针的水溶液混合；所述待测目标物可以选自过氧化氢或生成过氧化氢的酶促反应中的反应物，例如所述反应物可以为黄嘌呤氧化酶、葡萄糖氧化酶、尿酸氧化酶、胆固醇氧化酶、乙醇氧化酶、肌氨酸氧化酶、半乳糖氧化酶和L-氨基酸氧化酶等中的至少一种，以及上述生物酶对应的底物分子，例如黄嘌呤、血糖、尿酸、胆固醇、乙醇、肌氨酸、半乳糖和L-氨基酸等中的至少一种；优选地，所述待测目标物选自过氧化氢或生成过氧化氢酶促反应中的生物酶对应的底物分子；例如待测目标物可以为过氧化氢、黄嘌呤、尿酸、血糖、乳酸等；根据本专利技术示例性的实施方案，所述待测目标物选自血清或全血中的过氧化氢或黄嘌呤；所述纳米探针为水溶性的稀土掺杂CaS纳米材料。根据本专利技术，所述稀土掺杂CaS纳米材料可以以化学式CaS:Ce3+/Ln3+表示，其中Ln可以选自稀土元素La、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu中的一种、两种或更多种；根据本专利技术示例性的实施方案，所述稀土掺杂CaS纳米材料可以选自CaS:Ce3+/Er3+(例如CaS:0.07mol％Ce3+,0.5mol％Er3+)、CaS:Ce3+/Nd3+、CaS:Ce3+/Tb3+、CaS:Ce3+/Sm3+中的至少一种。优选地，所述稀土掺杂CaS纳米材料可以选自平均粒径5～100nm的纳米颗粒，如10～50nm，示例性地，粒径可以为10nm、15nm、20nm、26nm；优选地，所述水溶性的稀土掺杂CaS纳米材料的表面修饰有二硬脂酰磷脂酰乙醇胺-聚乙二醇-氨基(DSPE-PEG-NH2)。优选地，所述水溶性的稀土掺杂CaS纳米材料是由油溶性稀土掺杂CaS纳米颗粒(例如其表面带有有机配体油酸、油胺、三辛胺等)采用表面吸附的方法制备得到DSPE-PEG-NH2修饰的水溶性的稀土掺杂CaS纳米材料，其表面的-NH2使得所述纳米材料可以均匀分散于水溶液中。所述表面吸附的方法具体包括如下步骤：a)将油溶性CaS:Ce3+/Ln3+纳米颗粒溶解在氯仿中，得到溶液一；b)将溶解在氯仿或其它低沸点溶剂中(如甲苯、DMF等)的DSPE-PEG-NH2在不断搅拌状态下逐滴滴加进入所述溶液一中，得到溶液二；c)所述溶液二在30-40℃下反应，待氯仿挥发完毕；d)步骤(c)完成后，离心，用去离子水洗涤数次，得到所述水溶性的稀土掺杂CaS纳米材料。优选地，步骤(a)中所述稀土掺杂CaS纳米材料在所述溶液一中的浓度为1～3mg/mL，例如浓度为1.5～3mg/mL，作为示例，浓度为2mg/mL。优选地，步骤(c)中所述反应的时间为20～40min，，例如时间为25～35min，作为示例，时间为30min。优选地，所述稀土掺杂CaS纳米材料与DSPE-PEG-NH2的质量比为1:(1～20)，如1:(1～10)，示例性地为1:5。根据本专利技术，该方法还包括待测目标物与纳米探针水溶液混合后，测定混合液的发光强度，计算待测目标物的浓度。优选地，所述待测目标物的浓度通过代入待测目标物的浓度依赖型标准曲线计算得到。根据本专利技术，所述方法还包括配制不同浓度的纳米探针水溶液和待测目标物溶液。根据本专利技术，所述方法具体包括以下步骤：1)将水溶性的稀土掺杂CaS纳米材料分散于水溶液中，得到不同浓度的纳米材料水溶液；2)配制不同浓度的待测目标物溶液；优选地，配制不同浓度的过氧化氢溶液或生物酶溶液；例如，配制不同浓度的黄嘌呤氧化酶、葡萄糖氧化酶、尿酸酶、胆固醇氧化酶、乙醇氧化酶、肌氨酸氧化酶、半乳糖氧化酶、1-氨基酸氧化酶等酶溶液；示例性地，配制不同浓度的黄嘌呤氧化酶溶液；3)将步骤1)所述纳米材料水溶液与步骤2)待测目标物溶液混合，孵育，测定混合液的发光强度，并且计算出发光猝灭效率，得到荧光猝灭效率最大时混合液所对应的纳米材料水溶液和待测目标物的浓度值；优选地，将步骤1)所述纳米材料水溶液与步骤2)过氧化氢溶液或生物酶溶液混合，孵育，测定混合液的发光强度，并且计算出发光猝灭效率，得到荧光猝灭效率最大时混合液所对应的纳米材料水溶液和过氧化氢溶液或生物酶溶液的浓度值；示例性地，将步骤1)所述纳米材料水溶液与步骤2)黄嘌呤氧化酶溶液混合，孵育，测定混合液的发光强度，并且计算出发光猝灭效率，得到荧光猝灭效率最大时混合液所对应的纳米材料水溶液和黄嘌呤氧化酶溶液的浓度值；4)绘制待测目标物的浓度依赖型标准曲线；优选地，所述待测目标物的浓度依赖型标准曲线绘制具体步骤如下：以荧光猝灭效率最大时对应的纳米材料水溶液和待测目标物溶液的浓度为标准浓度，将标准浓度的纳米材料水溶液、标准浓度的待测目标物溶液和不同浓度的待测目标物溶液混合，孵育，测定混合液的发光强度，做出待测目标物的浓度依赖型标准曲线；更优选地，所述标准曲线的绘制具体步骤如下：以步骤3)的荧光猝灭效率最大时对应的纳米材料水溶液和过氧化氢溶液或生物酶溶液的浓度为标准浓度，将标准浓度的纳米本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于纳米探针的检测方法，其特征在于，该方法包括将待测目标物与纳米探针的水溶液混合；/n所述待测目标物选自过氧化氢或生成过氧化氢的酶促反应中的反应物，例如所述反应物为黄嘌呤氧化酶、葡萄糖氧化酶、尿酸氧化酶、胆固醇氧化酶、乙醇氧化酶、肌氨酸氧化酶、半乳糖氧化酶和L-氨基酸氧化酶等中的至少一种，以及上述生物酶对应的底物分子，例如黄嘌呤、血糖、尿酸、胆固醇、乙醇、肌氨酸、半乳糖和L-氨基酸等中的至少一种；/n所述纳米探针为水溶性的稀土掺杂CaS纳米材料。/n

【技术特征摘要】
1.基于纳米探针的检测方法，其特征在于，该方法包括将待测目标物与纳米探针的水溶液混合；
所述待测目标物选自过氧化氢或生成过氧化氢的酶促反应中的反应物，例如所述反应物为黄嘌呤氧化酶、葡萄糖氧化酶、尿酸氧化酶、胆固醇氧化酶、乙醇氧化酶、肌氨酸氧化酶、半乳糖氧化酶和L-氨基酸氧化酶等中的至少一种，以及上述生物酶对应的底物分子，例如黄嘌呤、血糖、尿酸、胆固醇、乙醇、肌氨酸、半乳糖和L-氨基酸等中的至少一种；
所述纳米探针为水溶性的稀土掺杂CaS纳米材料。


2.根据权利要求1所述的基于纳米探针的检测方法，其特征在于，所述稀土掺杂CaS纳米材料以化学式CaS:Ce3+/Ln3+表示，其中Ln选自稀土元素La、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu中的一种、两种或更多种；
优选地，所述稀土掺杂CaS纳米材料选自平均粒径5～100nm的纳米颗粒；
优选地，所述水溶性的稀土掺杂CaS纳米材料的表面修饰有二硬脂酰磷脂酰乙醇胺-聚乙二醇-氨基(DSPE-PEG-NH2)；
优选地，所述水溶性的稀土掺杂CaS纳米材料是由油溶性稀土掺杂CaS纳米颗粒采用表面吸附的方法制备得到，所述表面吸附的方法具体包括如下步骤：
a)将油溶性CaS:Ce3+/Ln3+纳米颗粒溶解在氯仿中，得到溶液一；
b)将溶解在氯仿或其它低沸点溶剂中的DSPE-PEG-NH2在不断搅拌状态下逐滴滴加进入所述溶液一中，得到溶液二；
c)所述溶液二在30-40℃下反应，待氯仿挥发完毕；
d)步骤(c)完成后，离心、洗涤，得到所述水溶性的稀土掺杂CaS纳米材料。


3.根据权利要求1或2所述的基于纳米探针的检测方法，其特征在于，该方法还包括所述待测目标物与所述纳米探针水溶液混合后，测定混合液的发光强度，计算待测目标物的浓度；
优选地，所述待测目标物的浓度通过代入待测目标物的浓度依赖型标准曲线计算得到。
优选地，所述方法还包括配制不同浓度的纳米探针水溶液和待测目标物溶液。


4.根据权利要求1-3任一项所述的基于纳米探针的检测方法，其特征在于，所述方法具体包括以下步骤：
1)将所述水溶性的稀土掺杂CaS纳米材料分散于水溶液中，得到不同浓度的纳米材料水溶液；
2)配制不同浓度的待测目标物溶液；
优选地，配制不同浓度的过氧化氢溶液或生物酶溶液；例如，配制不同浓度的黄嘌呤氧化酶、葡萄糖氧化酶、尿酸酶、胆固醇氧化酶、乙醇氧化酶、肌氨酸氧化酶、半乳糖氧化酶、1-氨基酸氧化酶等酶溶液；
3)将步骤1)所述水溶性的稀土掺杂CaS纳米材料水溶液与步骤2)待测目标物溶液混合，孵育，测定混合液的发光强度，并且计算出发光猝灭效率，得到荧光猝灭效率最大时混合液所对应的纳米材料水溶液和待测目标物的浓度值；
优选地，将步骤1)所述水溶性的稀土掺杂CaS纳米材料水溶液与步骤2)过氧化氢溶液或生物酶溶液混合，孵育，测定混合液的发光强度，并且计算出发光猝灭效率，得到荧光猝灭效率最大时混合液所对应的纳米材料水溶液和过氧化氢溶液或生物酶溶液的浓度值；
4)绘制待测目标物的浓度依赖型标准曲线：以荧光猝灭效率最大时对应的纳米材料水溶液和待测目标物溶液的浓度为标准浓度，将标准浓度的纳米材料水溶液、标准浓度的待测目标物溶液和不同浓度的待测目标物溶液混合，孵育，测定混合液的发光强度，做出待测目标物的浓度依赖型标准曲线；
优选地，所述标准曲线的绘制具体步骤如下：以步骤3)的荧光猝灭效率最大时对应的纳米材料水溶液和过氧化氢溶液或生物酶溶液的浓度为标准浓度，将标准浓度的纳米材料水溶液、标准浓度的过氧化氢溶液和不同浓度的过氧化氢溶液混合，或者，
将标准浓度的纳米材料水溶液、标准浓度的生物酶溶液和不同浓度的底物溶液混合；
孵育，测定混合液的发光强度，做出待测目标物的浓度依赖型标准曲线；
5)检测待测目标物的浓度：将标准浓度的纳米材料水溶液、标准浓度的待测目标物溶液和未知浓度的待测目标物溶液混合，孵育，测定混合液的发光强度，代入步骤4)绘制的待测目标物的浓度依赖型标准曲线，得出待测目标物的浓度；
优选地，所述待测目标物的浓度具体通过以下步骤得到：将标准浓度的纳米材料水溶液、标准浓度的过氧化氢溶液和未知浓度的过氧化氢溶液混合，或者，将标准浓度的纳米材料水溶液、标...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑伟，张美然，陈学元，刘龑，委娇娇，宫仲亮，
申请(专利权)人：中国科学院福建物质结构研究所，
类型：发明
国别省市：福建;35