一种基于纳米吸管的单细胞胞内pH传感器的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于纳米吸管的单细胞胞内pH传感器的制备方法，通过将石英毛细管拉制成内径为80～320nm的纳米吸管，将配置的三氯化钛溶液注入纳米吸管中，倒置纳米吸管，经避光静置、加热反应、在纳米吸管尖端生成二氧化钛后，用超纯水冲洗纳米吸管后放入缓冲液中进行保存。本发明专利技术公开的一种基于纳米吸管的单细胞胞内pH传感器的制备方法，通过在纳米吸管尖端生长二氧化钛的形式制备了纳米吸管胞内pH传感器，将三氯化钛的水溶液注入到纳米吸管尖端，通过加热的方式即可制得纳米吸管pH传感器。该方法简单、高效、对设备依赖度低、副产物少，且成功率高、重复性好，制备纳米吸管pH传感器对pH响应灵敏，分辨率高，可实时监控单细胞胞内pH的动态变化。胞内pH的动态变化。胞内pH的动态变化。

【技术实现步骤摘要】
一种基于纳米吸管的单细胞胞内pH传感器的制备方法


[0001]本专利技术涉及纳米材料
，尤其涉及一种基于纳米吸管的单细胞胞内pH传感器的制备方法。

技术介绍

[0002]细胞是生物体生命活动的基本单位，其胞内pH在蛋白质功能、细胞代谢、生长、增殖、迁移和其他细胞过程中都起着重要作用；而胞内pH值的改变往往是病理变化的标志，如癌变，凋亡，心肌缺血，阿尔茨海默氏症等；同时有报道指出外源性化合物(如药物和酒精)可以改变细胞内pH。因此胞内pH是癌症研究、神经科学、代谢、细胞生物学和药理学中重要的生物标志物，胞内pH的感测对细胞的病理生理研究、疾病的早期诊断及药物筛选和药物作用动力学等研究具有重要意义。
[0003]过去二十年，几种分析技术的发展让单细胞胞内pH感测成为可能，如基于荧光的光谱/显微镜，等离子体/表面增强拉曼光谱，纳米孔/纳米吸管感测等。其中基于荧光的pH荧光探针由于胞内分布不均且分布不可控等问题，无法提供可靠的高空间分辨率的胞内pH感测，基于表面增强拉曼光谱的等离子体纳米尖端其pH响应和数据采集时间过长会带来时间分辨率不足的问题，而基于纳米孔/纳米吸管胞内感测具有明显的优势，它既具有电化学检测灵敏度高、响应速度快、可进行实时动态监测等优点，同时它纳米尺度的尖端(可小于10nm)可以探入到微小区域(如细胞器内)进行感测，因此可以对单细胞实现高时空分辨率的胞内感测。
[0004]纳米吸管是指尖端开口在纳米尺度具有的中空结构的管状物，通常是由玻璃毛细管经过微电极拉制仪拉制而成。不同于传统吸管用于转移液体的用途，纳米吸管由于其纳米尺寸的尖端、中空的结构和可对外界刺激响应的离子传输行为等特点，而被广泛的应用于胞内注射、细胞活检和胞内传感等单细胞实验中。纳米吸管尖端纳米孔的离子传输行为对目标信号的响应是其进行胞内传感的基础。为了实现纳米吸管对pH的有效响应，研究者们通过向纳米吸管内壁引入化学基团，实现了纳米吸管pH响应的增强。在包括但不限于纳米吸管的纳米孔上取得了一系列成果：多种内壁基团皆成功的引入到纳米吸管内壁，并实现了纳米吸管pH响应的增强。尽管前景看好，但纳米吸管pH传感器的研发仍处于早期阶段，尤其在纳米吸管功能化修饰方面依然存在着很大挑战，如对pH响应不够灵敏、分辨率不足、成功率不高及重复性差等。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种基于纳米吸管的单细胞胞内pH传感器的制备方法，以解决纳米吸管pH传感器灵敏度低、分辨率不足、成功率低及重复性差的问题。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术的技术方案是：
[0007]一种基于纳米吸管的单细胞胞内pH传感器的制备方法，包括以下步骤：
[0008]S1：将石英毛细管拉制成内径为80
‑
320nm的纳米吸管；
[0009]S2：将配置的三氯化钛溶液注入步骤S1制得的纳米吸管中，随后倒置纳米吸管，经避光静置、加热反应后，用超纯水冲洗纳米吸管后放入缓冲液中进行保存。
[0010]进一步地，所述步骤S1中，所述的石英毛细管的内径为0.7mm，外径为1.0mm。
[0011]进一步地，所述步骤S1中，拉制的参数为Heat＝700，Fil＝4，Vel＝60，Del＝170，Pull＝70
‑
180；
[0012]在误差允许的范围内，当拉制的参数为Heat＝700，Fil＝4，Vel＝60，Del＝170，Pull＝180时，制得的纳米吸管内径为80nm；当拉制的参数为Heat＝700，Fil＝4，Vel＝60，Del＝170，Pull＝150，制得的纳米吸管内径为130nm；当拉制的参数为Heat＝700，Fil＝4，Vel＝60，Del＝170，Pull＝100，制得的纳米吸管内径为180nm；当拉制的参数为Heat＝700，Fil＝4，Vel＝60，Del＝170，Pull＝80，制得的纳米吸管内径为250nm；当拉制的参数为Heat＝700，Fil＝4，Vel＝60，Del＝170，Pull＝70，制得的纳米吸管内径为320nm。
[0013]进一步地，所述步骤S2中，所述的三氯化钛溶液的浓度为5～100mM。
[0014]进一步地，所述步骤S2中，所述的三氯化钛溶液的添加量为15
‑
30uL。
[0015]进一步地，所述步骤S2中，所述的避光静置的时间为10～120min。
[0016]进一步地，所述步骤S2中，所述的反应温度为75～98℃，时间为10～120min。
[0017]进一步地，所述步骤S2中，所述的缓冲液为磷酸缓冲盐溶液。
[0018]进一步地，所述的磷酸盐缓冲盐溶液经8mM Na2HPO4、2mM KH2PO4、137mM NaCl和2.7mM KCl配制成pH值为7.2的溶液。
[0019]本专利技术公开的一种基于纳米吸管的单细胞胞内pH传感器的制备方法，通过一步反应制备了纳米吸管胞内pH传感器，将三氯化钛的水溶液注入到纳米吸管尖端，通过加热的方式即可制得纳米吸管pH传感器。该方法简单、高效、对设备依赖度低、副产物少，且成功率高、重复性好，制备纳米吸管pH传感器对pH响应灵敏，分辨率高，且可实时监控单细胞胞内pH的动态变化。
附图说明
[0020]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有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0021]图1为本专利技术反应前纳米吸管的光镜图；
[0022]图2为本专利技术反应后纳米吸管的光镜图；
[0023]图3为反应后纳米吸管的扫描电镜图；
[0024]图4为生长二氧化钛的纳米吸管(180nm)对pH的电流响应；
[0025]图5为生长二氧化钛的纳米吸管(180nm)对pH的高分辨率电流响应，插图虚线方框内为放大图；
[0026]图6为生长二氧化钛的纳米吸管(180nm)的离子电流与pH的线性关系(n＝6)；
[0027]图7为生长二氧化钛的纳米吸管(180nm)的离子电流对pH的可逆响应(n＝6)；
[0028]图8为不同直径的纳米吸管生长二氧化钛后对pH响应的灵敏度(n＝6)；
[0029]图9为不同三氯化钛浓度下纳米吸管生长二氧化钛后对pH响应的灵敏度(n＝6)；
[0030]图10为不同温度下纳米吸管生长二氧化钛后对pH响应的灵敏度(n＝6)；
[0031]图11为不同反应时间下纳米吸管生长二氧化钛后对pH响应的灵敏度(n＝6)；
[0032]图12为生长二氧化钛的纳米吸管刺入人乳腺癌细胞(MCF
‑
7)进行pH监测的显微图片；
[0033]图13为生长二氧化钛的纳米吸管监控奥美拉唑作用下MCF
‑
7细胞胞内的pH变化。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于纳米吸管的单细胞胞内pH传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：将石英毛细管拉制成内径为80
‑
320nm的纳米吸管；S2：将配置的三氯化钛溶液注入步骤S1制得的纳米吸管中，随后倒置纳米吸管，经避光静置、加热反应后，用超纯水冲洗纳米吸管后放入缓冲液中进行保存。2.根据权利要求1所述的一种基于纳米吸管的单细胞胞内pH传感器的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述的石英毛细管的内径为0.7mm，外径为1.0mm。3.根据权利要求1所述的一种基于纳米吸管的单细胞胞内pH传感器的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，拉制的参数为Heat＝700，Fil＝4，Vel＝60，Del＝170，Pull＝70
‑
180。4.根据权利要求1所述的一种基于纳米吸管的单细胞胞内pH传感器的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述的三氯化钛溶液的浓度为5～100mM。...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘国畅，魏剑锋，胡斌，孙申，张玲，李亨，卢一鸣，赵奕，
申请(专利权)人：徐州医科大学，
类型：发明
国别省市：