一种金刚石纳米晶的细胞内组装方法及其应用技术

本发明专利技术属于金刚石纳米晶技术领域，公开了一种金刚石纳米晶的细胞内组装方法及其应用。包括以下步骤：(1)将金刚石纳米晶与细胞培养液混合，得到金刚石纳米晶溶液；(2)将所述金刚石纳米晶溶液与细胞一起孵育，孵育完成后，去除细胞外多余的金刚石纳米晶，得到含有金刚石纳米晶的细胞；(3)向所述含有金刚石纳米晶的细胞施加光势阱，组装得到金刚石纳米晶微球；所述光势阱的光功率为30

【技术实现步骤摘要】
一种金刚石纳米晶的细胞内组装方法及其应用


[0001]本专利技术属于金刚石纳米晶
，尤其涉及一种金刚石纳米晶的细胞内组装方法及其应用。

技术介绍

[0002]活细胞内的细胞器在特定位置会发生吸热和放热，所以检测活细胞内的温度对研究细胞内的行为和相互作用非常重要。为了实现细胞内的测温，可使用温度敏感材料进行测量，例如量子点、有机染料和纳米凝胶等，其中量子点和有机染料虽然易吞入细胞内，但由于其荧光闪烁所产生的荧光具有不稳定性，并且对局部环境(例如pH值、压力和离子浓度等)有很大的依赖性，因此测温效果较差；而纳米凝胶可以测量整个细胞的温度，但很难测量细胞特定位置的温度。
[0003]而嵌入氮空位(NV
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)的金刚石纳米晶具有高度的生物兼容性、稳定的荧光特性和灵敏的温度传感特性，且纳米金刚石尺寸小，易于进入细胞内部，但单个金刚石纳米晶微粒的荧光强度较弱导致其信号探测困难，为了提高金刚石纳米晶的检测能力，需要将其组装为金刚石纳米晶颗粒的形式。现有金刚石纳米晶的组装方法有多种，但每种方法都存在其缺陷和不足。例如，自组装虽然是一种低成本且简单的方法，但受限于热力学难以形成稳定胶体结构；声学或磁学辅助方法适用于大面积的组装，难以在单细胞内实现实施；基于金膜的光热组装方法可实现单颗粒的操控和组装，但是依赖于金膜的热转换限制了在单细胞内应用。
[0004]因此，希望提出更为有效、可靠、稳定的金刚石纳米晶的组装方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种金刚石纳米晶的细胞内组装方法及其应用。采用该方法能够充分发挥金刚石纳米晶易于进入细胞内部的特性，在细胞内部实现金刚石纳米晶的组装过程；经组装后的金刚石纳米晶微球不会发生解体，且具备优良的荧光强度，可被用于测量细胞内不同位置的温度。
[0006]本专利技术提供了一种金刚石纳米晶的细胞内组装方法，包括以下步骤：
[0007](1)将金刚石纳米晶与细胞培养液混合，得到金刚石纳米晶溶液；
[0008](2)将所述金刚石纳米晶溶液杀菌消毒后与细胞一起孵育，孵育完成后，去除细胞外多余的金刚石纳米晶，得到含有金刚石纳米晶的细胞；
[0009](3)向所述含有金刚石纳米晶的细胞施加光势阱，组装得到金刚石纳米晶微球；
[0010]所述光势阱的光功率为30
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200mW，所述光势阱的作用时间为60
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200s，所述金刚石纳米晶微球的直径为0.3
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2μm。
[0011]本专利技术通过将金刚石纳米晶和细胞混合进行孵育，使金刚石纳米晶通过胞吞作用进入细胞内。再通过施加一个至多个光势阱，对金刚石纳米晶进行捕获和移动，并在细胞内的不同位置处(如不同细胞器所在处)组装形成金刚石纳米晶微球；通过设置光势阱阵列的
方式，不仅可组装成金刚石纳米晶微球，并能形成图案化阵列。本专利技术采用光势阱实现了金刚石纳米晶在细胞内的排列和组装，可在细胞内任意位置对分散的金刚石纳米晶组装形成金刚石纳米晶微球，并可使金刚石纳米晶的荧光强度变强，提高了其温度传感性能，实现在细胞内不同位置处的温度测量。
[0012]由于在进行温度检测时持续施加光势阱会影响到测定准确性，因此需保证组装得到的金刚石纳米晶微球在撤去光势阱时也能保持稳定而不发生解体现象。本专利技术通过试验得出，在上述光功率和作用时间下，能够组装得到颗粒大且稳定的金刚石纳米晶微球。
[0013]优选的，步骤(1)还包括对所述荧光纳米金刚石溶液进行超声震荡。为了使荧光纳米金刚石在溶液中充分分散，可采用超声震荡促进其分散。
[0014]更优选的，所述超声震荡的频率为20
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80KHz。
[0015]优选的，步骤(1)还包括对所述金刚石纳米晶溶液进行杀菌消毒。由于金刚石纳米晶需在细胞体内进行组装，因此进行杀菌消毒可避免潜在微生物的不利影响。
[0016]更优选的，所述杀菌消毒为紫外光处理。
[0017]优选的，步骤(2)所述孵育的时间为3
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6h。
[0018]本专利技术还提供了上述金刚石纳米晶的细胞内组装方法在测定细胞温度中的应用。
[0019]本专利技术还提供了一种细胞温度测定方法，采用上述金刚石纳米晶的细胞内组装方法后，再通过紫外
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可见光
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近红外分光光度计对细胞内组装得到的金刚石纳米晶微球进行测定，以测量细胞温度。
[0020]相对于现有技术，本专利技术的有益效果如下：
[0021]与其他温度敏感材料相比，金刚石纳米晶具有高度生物兼容和荧光稳定特性。本专利技术提出采用光势阱可实现在单细胞内不同位置处组装和图案化排列金刚石纳米晶微球，并可控制所形成微球的直径，有效提高了金刚石纳米晶的荧光强度和温度探测精度，可用于测定细胞内不同位置的温度情况。同时，本专利技术所组装得到的金刚石纳米晶微球还具有高度稳定性，在撤去光势阱时也不会发生解体。
附图说明
[0022]图1为在细胞内组装和图案化排列金刚石纳米晶的实验装置图；激光器1，声光偏转2器，扩束器3，二向色镜4，滤光片5，水浸物镜6，载物台7，移动平台8，照明光源9，RGB
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LED光源10，透镜11，滤光片12，二向色镜13，高速CCD摄像机14；
[0023]图2为本专利技术中使用光势阱组装和图案化排列金刚石纳米晶微球的实验结果图；其中a为不同直径的金刚石纳米晶微球的共聚焦显微成像图；b为不同直径的金刚石纳米晶微球的的荧光图片；c为不同直径的金刚石纳米晶微球的扫描电子显微图片；d为在水溶液中将金刚石纳米晶微球排列为“NANO”字母图案的光学成像图片；e为将金刚石纳米晶微球排列为“NANO”图案固定在载玻片上，在546nm激光激发下的暗场荧光图片；
[0024]图3为使用光势阱组装金刚石纳米晶微球的实验数据统计图；其中a表示在一定时间下，组装金刚石纳米晶微球直径随激光功率变化的实验结果曲线图；b表示在固定捕获功率下，组装金刚石纳米晶微球直径随组装时间变化的实验结果曲线图；c表示不同直径金刚石纳米晶微球的荧光光谱图；
[0025]图4为金刚石纳米晶微球的稳定状态与捕获激光功率和捕获时间的关系；其中a表
示开启激光作用20s时所形成的金刚石纳米晶微球；b
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d表示开启激光作用一定时间，再关闭激光后金刚石纳米晶微球的稳定性状况；e表示在不同激光功率下维持微球稳定状态所需的时间；
[0026]图5为在不同单细胞内组装和图案化排列金刚石纳米晶微球的实验结果图；其中a表示不同肿瘤细胞的共聚焦显微图像；b表示使用光势阱阵列在空间排列成不同图案的示意图；c表示使用光势阱阵列在不同单细胞内组装和图案化排列金刚石纳米晶微球的荧光图；
[0027]图6是采用光势阱在细胞内组装金刚石纳米晶微球后，在不同位置进行细胞内温度探测的实验图；其中a表示人脑微血管内皮细胞(HM本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种金刚石纳米晶的细胞内组装方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将金刚石纳米晶与细胞培养液混合，得到金刚石纳米晶溶液；(2)将所述金刚石纳米晶溶液与细胞一起孵育，孵育完成后，去除细胞外多余的金刚石纳米晶，得到含有金刚石纳米晶的细胞；(3)向所述含有金刚石纳米晶的细胞施加光势阱，组装得到金刚石纳米晶微球；所述光势阱的光功率为30
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200mW，所述光势阱的作用时间为60
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200s，所述金刚石纳米晶微球的直径为0.3
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2μm。2.根据权利要求1所述的金刚石纳米晶的细胞内组装方法，其特征在于，步骤(1)还包括对所述金刚石纳米晶溶液进行超声震荡。3.根据权利要求2所述的金刚石纳米晶的细胞内组装方法，其特征在于，所述超声震荡...

【专利技术属性】
技术研发人员：李宇超，李宝军，张垚，武田丽，赵亚楠，李宇坤，严佳豪，
申请(专利权)人：暨南大学，
类型：发明
国别省市：