一种检测ATP的荧光比率传感器及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种检测ATP的荧光比率传感器及其制备方法与应用。该检测ATP的荧光比率传感器的结构中包括单根硅纳米线，包裹在所述单根硅纳米线表面的异硫氰酸荧光素@SiO2壳层，以及修饰在壳层表面的罗丹明B二亚乙基三胺荧光分子。该荧光比率传感器对ATP具有良好的比率响应，优异的选择性，可逆性以及光稳定性，可以实现单细胞内不同位点ATP的高空间分辨检测。辨检测。辨检测。

【技术实现步骤摘要】
一种检测ATP的荧光比率传感器及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及荧光比率传感器领域。更具体地，涉及一种检测ATP的荧光比率传感器及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]ATP在细胞内发挥着重要的作用，参与了蛋白合成，信号交流，细胞运动等多种生命过程。多种病理学现象中都观察到了ATP水平的异常化。因此，检测细胞内ATP水平对于了解ATP相关的生理学和病理学过程有着重要的作用。
[0003]由于细胞内各个细胞器和细胞位点所发生的生物化学反应不同，生物化学反应的剧烈程度不同，ATP在各个细胞器和细胞位点的浓度水平表现出差异性。此外，ATP相关的生理学和病理学过程大多涉及到多个细胞器和多个细胞位点。因此，如果想要全面的了解一个ATP过程，必须赋予传感器较高的空间分辨率，同时能够实现细胞内多细胞位点的同步检测。目前的纳米颗粒传感器存在空间漂移等问题，降低了纳米颗粒传感器的空间分辨率和检测准确性。
[0004]基于此，需要开发出一种多细胞位点的ATP高分辨检测传感器，为探究ATP相关生理学和病理学过程提供有效的工具。

技术实现思路

[0005]本专利技术的一个目的在于提供一种检测ATP的荧光比率传感器，该荧光比率传感器对ATP具有良好的比率响应，优异的选择性，可逆性以及光稳定性，可以实现单细胞内不同位点ATP的高空间分辨检测。
[0006]本专利技术的第二个目的在于提供一种检测ATP的荧光比率传感器的制备方法。
[0007]本专利技术的第三个目的在于提供上述荧光比率传感器的应用。
[0008]为达到上述目的，本专利技术采用下述技术方案：
[0009]第一方面，本专利技术提供一种检测ATP的荧光比率传感器，所述荧光比率传感器的结构中包括单根硅纳米线，包裹在所述单根硅纳米线表面的异硫氰酸荧光素@SiO2壳层，以及修饰在壳层表面的罗丹明B二亚乙基三胺荧光分子。
[0010]本专利技术选择了两种对ATP敏感的荧光分子，其中一种为异硫氰酸荧光素(FITC)，FITC的荧光强度随ATP浓度增加而降低，另一种为罗丹明B二亚乙基三胺(Rho
‑
N3H5)，其荧光强度随ATP浓度的增加而上升。
[0011]可选的，所述修饰为通过共价键结合。
[0012]可选的，所述单根硅纳米线的直径为100
‑
300nm，长度为60
‑
70μm。
[0013]第二方面，本专利技术提供了一种检测ATP的荧光比率传感器的制备方法，该方法包括如下步骤：
[0014](1)将羟基化硅纳米线分散在水溶液中，加入异硫氰酸荧光素
‑
氨丙基三乙氧基硅烷和正硅酸乙酯，避光搅拌，减压抽滤，得到表面包裹异硫氰酸荧光素@SiO2壳层的硅纳米
线；
[0015](2)将步骤(1)获得的硅纳米线进行羧基功能化处理，然后通过共价键结合的方式修饰罗丹明B二亚乙基三胺，得到所述检测ATP的荧光比率传感器。
[0016]进一步的，在步骤(1)中，所述羟基化硅纳米线的制备包括如下步骤：制备硅纳米线阵列，对其表面进行羟基化处理，随后将单根硅纳米线从硅纳米线阵列上剥离，得到羟基化硅纳米线。
[0017]进一步的，所述硅纳米线阵列可以通过银离子辅助化学刻蚀法制备。
[0018]根据本专利技术的具体实施方式，利用Ag
+
辅助的化学刻蚀方法制备硅纳米线阵列的步骤是将清洗洁净的硅片放置在硝酸银、氢氟酸和水的混合溶液中浸泡，浸泡时间例如但不限于8
‑
10min，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硅纳米线阵列，所述硅纳米线阵列中硅纳米线的平均长度60
‑
70μm，平均直径在100
‑
300nm。所述刻蚀温度为40
‑
60℃，时间为60
‑
70min。
[0019]进一步的，所述对硅纳米线阵列表面进行羟基化处理是将硅纳米线阵列浸泡在浓硫酸和双氧水混合溶液中，加热回流，清洗干净后，浸泡在水、氨水和30％双氧水的混合溶液中，清洗干净后，干燥得到羟基化的硅纳米线阵列。
[0020]根据本专利技术的具体实施方式，上述羟基化处理过程中，加热回流的时间为1
‑
2h；浸泡的时间为3
‑
10h；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。所述H2O、30％H2O2和氨水的体积比为5:1:1。
[0021]进一步的，根据本专利技术的具体实施方式，所述羟基化硅纳米线与异硫氰酸荧光素
‑
氨丙基三乙氧基硅烷的反应，是取一定量的羟基化硅纳米线分散在水溶液中(例如，分散浓度0.2mg/mL)，调节体系pH(例如，pH调节至10
‑
11)，随后加入一定体积的异硫氰酸荧光素
‑
氨丙基三乙氧基硅烷溶液，避光搅拌30min后，以30min时间间隔分三次加入20％正硅酸乙酯甲醇溶液，继续避光搅拌过夜，得到表面包裹异硫氰酸荧光素@SiO2壳层的硅纳米线。可选的，羟基化硅纳米线分散液与异硫氰酸荧光素
‑
氨丙基三乙氧基硅烷溶液体积比为5mL:20
‑
80μL。
[0022]进一步的，在步骤(2)中，所述羧基功能化处理是将步骤(1)获得的硅纳米线分散在PBS缓冲溶液中，加入羧基乙基硅烷三醇钠溶液，避光搅拌，减压抽滤，得到羧基功能化处理的表面包裹异硫氰酸荧光素@SiO2壳层的硅纳米线。
[0023]根据本专利技术的具体实施方式，步骤(1)获得的硅纳米线在PBS缓冲液中的分散浓度为0.2mg/mL。所述硅纳米线分散液与羧基乙基硅烷三醇钠溶液(25wt.％)的体积比为5mL:60μL。
[0024]进一步的，在步骤(2)中，所述通过共价键结合的方式修饰罗丹明B二亚乙基三胺是将羧基功能化处理的表面包裹异硫氰酸荧光素@SiO2壳层的硅纳米线分散在水溶液中，加入1
‑
乙基
‑
(3
‑
二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺和N
‑
羟基琥珀酰亚胺磺酸钠盐溶液，预活化，然后加入罗丹明B二亚乙基三胺，避光反应，得到所述检测ATP的荧光比率传感器。
[0025]根据本专利技术的具体实施方式，所述通过共价键结合的方式修饰罗丹明B二亚乙基三胺是将一定量的羧基功能化处理的表面包裹异硫氰酸荧光素@SiO2壳层的硅纳米线分散在水溶液中(例如，分散浓度为0.2mg/mL)，加入一定体积的1
‑
乙基
‑
(3
‑
二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺和N
‑
羟基琥珀酰亚胺磺酸钠盐溶液，预活化30分钟，然后加入一定浓度的罗丹明B
二亚乙基三胺，避光反应24小时，减压抽滤，真空干燥，得到所述检测ATP的荧光比率传感器。可选的，所述羧基功能化处理的表面包裹异硫氰酸荧本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种检测ATP的荧光比率传感器，其特征在于，所述荧光比率传感器的结构中包括单根硅纳米线，包裹在所述单根硅纳米线表面的异硫氰酸荧光素@SiO2壳层，以及修饰在壳层表面的罗丹明B二亚乙基三胺荧光分子。2.根据权利要求1所述的荧光比率传感器，其特征在于，所述修饰为通过共价键结合。3.根据权利要求1所述的荧光比率传感器，其特征在于，所述单根硅纳米线的直径为100
‑
300nm，长度为60
‑
70μm。4.如权利要求1
‑
3任一项所述检测ATP的荧光比率传感器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将羟基化硅纳米线分散在水溶液中，加入异硫氰酸荧光素
‑
氨丙基三乙氧基硅烷和正硅酸乙酯，避光搅拌，减压抽滤，得到表面包裹异硫氰酸荧光素@SiO2壳层的硅纳米线；(2)将步骤(1)获得的硅纳米线进行羧基功能化处理，然后通过共价键结合的方式修饰罗丹明B二亚乙基三胺，得到所述检测ATP的荧光比率传感器。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述羟基化硅纳米线的制备包括如下步骤：制备硅纳米线阵列，对其表面进行羟基化处理，随后将单根硅纳米线从硅纳米线阵列上剥离，得到羟基化硅纳米线；优选的，所述硅纳米线阵列通过银离子辅助化学刻蚀法制备；优选的，所述羟基化处理是将硅纳米线阵列浸泡在浓硫酸和双氧水混合溶液中，加热回流，清洗干净后，浸泡在水、氨水和30％双氧水的混合溶液中，清洗干净后，干燥得到羟基化的硅纳米线阵列。6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述羧基功能化处理是将步骤(1)获得的硅纳米线分散在PBS缓冲溶液中，加入羧基乙基硅烷三醇钠溶液，避光搅拌，减压抽滤，得到羧基功能化处理的表面包裹异硫氰酸荧光素@SiO2壳层的硅纳米线；优选的，所述通过共价键结合的方式修饰罗丹明B二亚乙基三胺...

【专利技术属性】
技术研发人员：师文生，梅明亮，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：