一种单根硅纳米线荧光寿命温度计及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开一种单根硅纳米线荧光寿命温度计及其制备方法和应用。本发明专利技术首先公开了单根硅纳米线荧光寿命温度计是以单根硅纳米线为基底，单根硅纳米线表面共价修饰有对温度敏感的荧光小分子。本发明专利技术进一步公开了上述单根硅纳米线荧光寿命温度计的制备方法及在单细胞温度检测中的应用。本发明专利技术单根硅纳米线荧光寿命温度计在进行单细胞温度检测时，能够有效的消除细胞外环境对于细胞温度造成的影响，同时利用荧光寿命作为检测指标，可消除荧光自身信号的干扰，能够准确的检测细胞的温度。另外，单根硅纳米线荧光寿命温度计制备方法简单，可进行批量生产。进行批量生产。进行批量生产。

【技术实现步骤摘要】
一种单根硅纳米线荧光寿命温度计及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及纳米温度计领域。更具体地，涉及一种单根硅纳米线荧光寿命温度计及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]温度作为一个重要的物理量，对于生物体乃至细胞具有重要的意义。很多生理反应都需要在合适的生理温度范围内才能发生。准确地测量细胞的温度，能够帮助人类从细胞水平或者细胞水平了解细胞的新陈代谢，探究某些疾病的发病机理。在药物筛选以及药代动力学的研究方面，有具有不可忽视的作用。然而，细胞的体积小，比表面积大，容易受到周围环境温度的影响。在众多研究细胞温度的技术中，利用荧光强度作为细胞温度探针，具有相应速度快，分辨率高等优势，被广泛的应用。然而，荧光强度会受到探针浓度以及组织厚度的影响。
[0003]因此，需要制备出一种不受外界环境影响的温度计，以准确的检测单细胞温度。

技术实现思路

[0004]本专利技术的一个目的在于提供一种单根硅纳米线荧光寿命温度计，该温度计为单细胞温度的检测提供了一种新的方法。
[0005]本专利技术的第二个目的在于提供上述单根硅纳米线荧光寿命温度计的制备方法，该方法简单，易于批量生产。
[0006]本专利技术的第三个目的在于提供上述单根硅纳米线荧光寿命温度计在单细胞温度检测中的应用，在进行单细胞温度检测时，能够有效的消除环境对于细胞温度造成的影响，同时利用荧光寿命，可消除荧光自身信号的干扰。
[0007]为达到上述目的，本专利技术采用下述技术方案：
[0008]本专利技术首先提供了一种单根硅纳米线荧光寿命温度计，该温度计是以单根硅纳米线为基底，单根硅纳米线表面共价修饰有对温度敏感的荧光小分子。
[0009]进一步，所述单根硅纳米线的长度为100-150μm，直径为150-200nm。
[0010]进一步，所述对温度敏感的荧光小分子为罗丹明B，罗丹明B的荧光寿命随温度的升高而变短。
[0011]进一步，所述单根硅纳米线为氧化后的单根硅纳米线，是通过钝化处理(即在氧气的氛围下高温煅烧)硅纳米线得到的，经钝化处理可增加硅纳米线的氧化层的厚度(大于10nm)，减少硅纳米线对于荧光分子的猝灭效果。
[0012]本专利技术进一步提供了单根硅纳米线荧光寿命温度计的制备方法，所述制备方法包含以下步骤：
[0013]将硅纳米线阵列进行钝化处理，得到氧化后的硅纳米线阵列；
[0014]对氧化后的硅纳米线阵列的表面依次进行羟基化、氨基化，然后通过共价键结合的方式将对温度敏感的荧光小分子修饰在硅纳米线阵列的表面，得到表面修饰有对温度敏
感的荧光小分子的硅纳米线阵列；
[0015]将硅纳米线从表面修饰有对温度敏感的荧光小分子的硅纳米线阵列上剥离下来，超声分散，得到单根硅纳米线荧光寿命温度计。
[0016]进一步，所述对温度敏感的荧光小分子为罗丹明B。
[0017]进一步，所述钝化处理是在氧气的氛围下，400-900℃煅烧200-250min。经钝化处理可增加硅纳米线的氧化层的厚度(大于10nm)，减少硅纳米线对于荧光分子的猝灭效果。
[0018]进一步，所述羟基化是将氧化后的硅纳米线阵列浸泡在浓硫酸和双氧水的溶液中，加热回流，清洗干净后，在H2O、30％H2O2和NH3·
H2O的混合溶液中浸泡，清洗干净后，干燥得到羟基化的硅纳米线阵列。
[0019]优选的，所述加热回流的时间为1-2h。
[0020]优选的，所述浸泡的时间为3-10h。
[0021]优选的，所述浓硫酸和双氧水的体积比为3-5:1，所述浓硫酸为浓度为18.4mol/L。
[0022]优选的，所述H2O、30％H2O2和NH3·
H2O的体积比为5:1:1。
[0023]进一步，所述氨基化是将羟基化的硅纳米线阵列置于无水甲苯中，加入(3-甲氨基丙基)三甲氧基硅烷恒温反应后取出，清洗干净，得到氨基化的硅纳米线阵列；优选的，所述无水甲苯和(3-甲氨基丙基)三甲氧基硅烷的体积比为3000：1；更优选的，所述恒温反应为在80-100℃下恒温反应24-36h。
[0024]进一步，所述通过共价键结合的方式将对温度敏感的荧光小分子修饰在氧化后的硅纳米线阵列的表面是将对温度敏感的荧光小分子溶解于无水的1，2-二氯乙烷中，加入三氯氧化磷(POCl3)回流搅拌后，冷却至真空，除去1，2-二氯乙烷和三氯氧化磷，加入无水乙腈和无水三乙胺反应后，加入氨基化的的硅纳米线阵列，回流12-24h，即得。
[0025]优选的，所述回流搅拌的时间为3-8h。
[0026]优选的，所述对温度敏感的荧光小分子、无水的1，2-二氯乙烷和三氯氧化磷的用量比为3mmol：400mL：5mL；更优选的，所述无水乙腈和无水三乙胺的体积比为3-5:1。
[0027]优选的，所述加入无水乙腈和无水三乙胺反应的时间为30-60min。
[0028]优选的，所述回流的时间为3-8h。
[0029]进一步，所述超声分散是利用PBS缓冲溶液进行超声分散。
[0030]上述制备方法还包括利用Ag
+
辅助的化学刻蚀方法制备硅纳米线阵列的步骤为先在硝酸银、氢氟酸和水的混合溶液中浸泡，使硅片上沉积一层银颗粒；再在氢氟酸、双氧水和水的混合溶液中刻蚀得到的硅纳米线矩阵，所述硅纳米线矩阵中硅纳米线的平均长度100-150μm，平均直径在150-200nm。
[0031]优选的，所述刻蚀温度为40-60℃，时间为100-150min。
[0032]优选的，所述浸泡时间为8-10min。
[0033]本专利技术进一步还提供了上述单根硅纳米线荧光寿命温度计在单细胞温度检测中的应用。
[0034]本专利技术单根硅纳米线荧光寿命温度计通过细胞孵育或者微操作技术，将单根硅纳米线荧光寿命温度计的一端插入细胞内，另一端暴露于细胞周围环境中，通过荧光寿命成像技术，同时测量细胞内与细胞外单根硅纳米线荧光寿命温度计上荧光分子的荧光寿命，通过单根硅纳米线荧光寿命温度计细胞内外的荧光寿命的差异，可以实现单细胞的温度检
测。
[0035]在本专利技术具体的实施例中，所述检测单细胞温度的方法，包括如下步骤：
[0036]利用荧光寿命成像显微镜对不同的温度环境下上述单根硅纳米线荧光寿命温度计的荧光寿命进行成像并获得荧光寿命值，以温度为横坐标和荧光寿命值为纵坐标建立荧光寿命随温度变化的体外标准曲线；
[0037]将上述单根硅纳米线荧光寿命温度计与细胞进行共孵育后，用PBS缓冲溶液清洗，利用荧光寿命成像显微镜对单根硅纳米线荧光寿命温度计在单细胞内和单细胞外的荧光寿命进行成像并获得荧光寿命值；
[0038]根据体外标准曲线和荧光寿命值得到单细胞内和单细胞外的温度。
[0039]进一步，利用荧光寿命成像显微镜对单根硅纳米线荧光寿命温度计的荧光寿命进行成像时，使用波长为488nm的飞秒激光，激光重复频率为33MHz，使用的二本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单根硅纳米线荧光寿命温度计，其特征在于，所述单根硅纳米线荧光寿命温度计是以单根硅纳米线为基底，单根硅纳米线表面共价修饰有对温度敏感的荧光小分子。2.根据权利要求1所述的单根硅纳米线荧光寿命温度计，其特征在于，所述对温度敏感的荧光小分子为罗丹明B。3.根据权利要求1所述的单根硅纳米线荧光寿命温度计，其特征在于，所述单根硅纳米线的长度为100-150μm，直径为150-200nm。4.根据权利要求1所述的单根硅纳米线荧光寿命温度计，其特征在于，所述单根硅纳米线为氧化后的单根硅纳米线。5.一种单根硅纳米线荧光寿命温度计的制备方法，其特征在于，所述制备方法包含以下步骤：将硅纳米线阵列进行钝化处理，得到氧化后的硅纳米线阵列；对所述氧化后的硅纳米线阵列的表面依次进行羟基化和氨基化后，通过共价键结合的方式将对温度敏感的荧光小分子修饰在硅纳米线阵列的表面，得到表面修饰有对温度敏感的荧光小分子的硅纳米线阵列；将硅纳米线从所述表面修饰有对温度敏感的荧光小分子的硅纳米线阵列上剥离下来，超声分散，得到单根硅纳米线荧光寿命温度计。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述钝化处理是在氧气的氛围下，400-900℃煅烧200-250min。7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述羟基化是将氧化后的硅纳米线阵列浸泡在浓硫酸和双氧水的溶液中，加热回流，清洗干净后，在H2O、30％H2O2和NH3·
H2O的混合溶液中浸泡，清洗干净后，干燥得到羟基化的硅纳米线阵列；优选的，所述氨基化是将羟基化的硅纳米线阵列...

【专利技术属性】
技术研发人员：师文生，王远，穆丽璇，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：