一种基于能级强相关上转换纳米探针的高选择性、高灵敏度谷胱甘肽传感器及其制备方法技术

一种基于能级强相关上转换纳米探针的高选择性、高灵敏度谷胱甘肽传感器及其制备方法，属于荧光传感器技术领域。本发明专利技术首先制备LiErF4:0.5％Tm

【技术实现步骤摘要】
一种基于能级强相关上转换纳米探针的高选择性、高灵敏度谷胱甘肽传感器及其制备方法


[0001]本专利技术属于荧光传感器
，具体涉及一种基于能级强相关上转换纳米探针的高选择性、高灵敏度谷胱甘肽传感器及其制备方法，该传感器可以实现体外谷胱甘肽的定量检测以及细胞内谷胱甘肽的监测。

技术介绍

[0002]谷胱甘肽是生物和真核细胞内的一种内源性抗氧化剂，与生物体内抗氧化防御系统、细胞生长调节和蛋白质功能等多种生理功能密切相关。谷胱甘肽水平异常与癌症、心脏病或白细胞减少等疾病密切相关。因此，开发敏感、可靠的实时监测谷胱甘肽水平的技术至关重要。
[0003]目前已开发出一系列检测谷胱甘肽的方法，如电化学法、比色法、质谱法、荧光法等。其中，荧光法具有灵敏度高、操作简单、分析实时等优点。传统的检测谷胱甘肽的荧光法通常基于硫醇敏感的有机荧光团，尽管它们有一定的优点，但由于光漂白，它们不适合长期检测，而且紫外/可见光激发引起的生物自发荧光严重限制了检测灵敏度。
[0004]作为一种替代材料，稀土掺杂上转换纳米颗粒由于其近红外激发、优良的光稳定性、较深的组织穿透深度以及无生物自荧光等优点在生物传感应用方面具有独特的优势。在上转换纳米颗粒用于谷胱甘肽检测的报道中，稀土掺杂的上转换纳米颗粒作为能量供体首先被近红外激发，然后无辐射地将激发能量转移到附近的光谱匹配受体导致上转换发光猝灭，这种受体诱导的发光猝灭可以通过加入谷胱甘肽来恢复，从而可以对谷胱甘肽进行监测。虽然基于上转换纳米颗粒的谷胱甘肽检测技术克服了传统方法的许多缺点，但离临床实际应用还很远，主要是由于以下两个不可克服的问题，这也是基于上转换
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发光共振能量转移的免疫检测技术普遍存在的问题:(1)施主有限的上转换发光利用不足。常用的敏化剂Yb
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和激活剂Er
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共掺上转换纳米颗粒，由于其固有的发射特性，荧光效率较低。上转换纳米颗粒作为施主，由多个发光中心组成，由于发光共振能量转移效率与施主与受主之间的距离成反比，只有位于界面的外部发光中心(Er
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)与受体足够近才能产生有效的发光共振能量转移，而粒子内部距离受体稍远的发光中心(Er
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)对发光共振能量转移没有贡献，从而显著降低了发光共振能量转移效率，限制了检测灵敏度。(2)供体
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受体复合体稳定性差。现有的谷胱甘肽检测技术的供体
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受体结合主要依靠静电吸附，在复杂的生物环境中稳定性差，受体容易与供体分离，不利于实际应用。因此，迫切需要探索新的设计思路和方法，构建一种能量传递效率高、稳定性好的上转换
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发光共振能量转移免疫分析技术。

技术实现思路

[0005]一种基于能级强相关上转换纳米探针的高选择性、高灵敏度谷胱甘肽传感器及其制备方法。本专利技术旨在利用LiErF4基上转换纳米粒子的自敏化特性以及在ZIF
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8表面原位生长MnO2纳米粒子的供体
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受体组装方法来提高检测的灵敏度，该传感器可以实现体外谷
胱甘肽的定量检测以及细胞内谷胱甘肽的监测。
[0006]本专利技术利用金属簇与有机配体配位自组装将ZIF
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8包覆在LiErF4:0.5％Tm
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@LiYF4上转换纳米粒子表面，并利用高锰酸钾与ZIF
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8中甲基的氧化还原反应在ZIF
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8表面原位生长MnO2纳米粒子。MnO2纳米粒子可以猝灭上转换荧光，再通过谷胱甘肽消耗MnO2使荧光恢复来检测谷胱甘肽。LiErF4:0.5％Tm
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@LiYF4纳米粒子由于其自敏化特性可以提高荧光共振能量转移效率，而MnO2在ZIF
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8表面的原位生长可以提高供体
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受体复合物的稳定性，二者均可提高检测谷胱甘肽的灵敏度，同时利用LiErF4:0.5％Tm
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@LiYF4的多波长激发特点选择了生物损伤小的808nm激发光实现了细胞内的谷胱甘肽监测，该传感器能够针对癌细胞中的高谷胱甘肽含量实现癌细胞与正常细胞的区分。
[0007]本专利技术所述的一种基于能级强相关上转换纳米探针的高选择性、高灵敏度谷胱甘肽传感器的制备方法，其步骤如下：
[0008](1)核壳结构的LiErF4:0.5％Tm
3+
@LiYF4上转换纳米粒子的合成(LiErF4‑
OA)：利用溶剂热法制备LiErF4:0.5％Tm
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裸核上转换纳米粒子，然后在LiErF4:0.5％Tm
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裸核上外延生长LiYF4惰性壳层，得到亲油性的LiErF4:0.5％Tm
3+
@LiYF4核壳结构上转换纳米粒子，最后将核壳上转换纳米粒子分散到环己烷溶液中；
[0009](2)聚乙烯吡咯烷酮(PVP)修饰的LiErF4:0.5％Tm
3+
@LiYF4上转换纳米粒子的制备(LiErF4‑
PVP)：先用盐酸去配体法将步骤(1)制备的亲油性的LiErF4:0.5％Tm
3+
@LiYF4核壳结构上转换纳米粒子表面的油酸配体去除，得到亲水性的无配体上转换纳米粒子，然后将PVP配体修饰在无配体上转换纳米粒子表面，得到的PVP修饰的LiErF4:0.5％Tm
3+
@LiYF4上转换纳米粒子(LiErF4‑
PVP)，然后分散到甲醇中；
[0010](3)LiErF4:0.5％Tm
3+
@LiYF4@ZIF
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8的制备(LiErF4@ZIF)：利用金属簇与有机配体自组装的方法在LiErF4‑
PVP表面包覆ZIF
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8外壳，将得到的LiErF4@ZIF分散在甲醇溶液中；
[0011](4)修饰MnO2的LiErF4@ZIF纳米复合材料的合成(LiErF4@ZIF
‑
MnO2)：利用ZIF
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8中甲基与KMnO4之间的氧化还原反应在LiErF4@ZIF表面原位生长MnO2纳米粒子，得到LiErF4@ZIF
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MnO2纳米复合材料，然后分散在水溶液中；
[0012](5)向步骤(4)的LiErF4@ZIF
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MnO2纳米复合材料水溶液中加入已知不同浓度的谷胱甘肽水溶液，制成1mL的待测溶液；将待测溶液在室温下反应10min，然后测定待测溶液的上转换发射光谱；建立谷胱甘肽浓度与上转换发光荧光增强比((F
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F0)/F0)的关系曲线，从而制备得到本专利技术所述的基于能级强相关上转换纳米探针的高选择性、高灵敏度谷胱甘肽传感器；
[0013](6)向步骤(4)的LiErF4@ZIF
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MnO2纳米复合材料水溶液中加入未知浓度的谷胱甘肽水溶液，得到1mL的待测溶液；将待测溶液在室温下反本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于能级强相关上转换纳米探针的高选择性、高灵敏度谷胱甘肽传感器的制备方法，其步骤如下：(1)核壳结构的LiErF4:0.5％Tm
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@LiYF4上转换纳米粒子的合成：利用溶剂热法制备LiErF4:0.5％Tm
3+
裸核上转换纳米粒子，然后在LiErF4:0.5％Tm
3+
裸核上外延生长LiYF4惰性壳层，得到亲油性的LiErF4:0.5％Tm
3+
@LiYF4核壳结构上转换纳米粒子，最后将核壳上转换纳米粒子分散到环己烷溶液中；(2)聚乙烯吡咯烷酮(PVP)修饰的LiErF4:0.5％Tm
3+
@LiYF4上转换纳米粒子的制备：先用盐酸去配体法将步骤(1)制备的亲油性的LiErF4:0.5％Tm
3+
@LiYF4核壳结构上转换纳米粒子表面的油酸配体去除，得到亲水性的无配体上转换纳米粒子，然后将PVP配体修饰在无配体上转换纳米粒子表面，得到的PVP修饰的LiErF4:0.5％Tm
3+
@LiYF4上转换纳米粒子，然后分散到甲醇中；(3)LiErF4:0.5％Tm
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@LiYF4@ZIF
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8的制备：利用金属簇与有机配体自组装的方法在步骤(2)制备的PVP修饰的LiErF4:0.5％Tm
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@LiYF4上转换纳米粒子表面包覆ZIF
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8外壳，将得到的LiErF4@ZIF分散在甲醇溶液中；(4)修饰MnO2的LiErF4@ZIF纳米复合材料...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢革宇，刘晓敏，卢扬，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：