一种内标辅助花瓣状SERS纳米探针及其制备方法、应用技术

本发明专利技术公开了一种内标辅助花瓣状SERS纳米探针及其制备方法、应用，其中，本发明专利技术的内标辅助花瓣状SERS纳米探针是由金纳米球内核、内标修饰分子、花瓣状金纳米外壳和识别分子4

【技术实现步骤摘要】
一种内标辅助花瓣状SERS纳米探针及其制备方法、应用


[0001]本专利技术涉及H2S的检测领域，尤其是涉及一种内标辅助花瓣状SERS纳米探针，还涉及一种内标辅助花瓣状SERS纳米探针的制备方法，还涉及内标辅助花瓣状SERS纳米探针的应用。

技术介绍

[0002]H2S是继NO、CO之后、被确定为生物体内的第三个具有生物活性的气体信号分子。H2S广泛分布于全身各处，哺乳动物中的内源性H2S通常由L
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半胱氨酸通过3
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巯基丙酮酸硫转移酶（3
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MST）、胱硫醚
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β
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合成酶（CBS）和胱硫醚
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γ
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解酶（CSE）的酶催化反应生成。研究表明，生物体内H2S参与一系列的生理过程，包括调节血管张力、心肌收缩、神经传导、胰岛素分泌等；另外，异常浓度水平的H2S也与一系列恶性疾病密切相关，如阿尔茨海默症、唐氏综合症、糖尿病和急性肾脏损伤等。因而，H2S的定量检测对临床具有重要意义。
[0003]近年来，气相色谱法、电化学法、化学发光法和荧光法等，已被开发用于检测H2S。然而，这些方法大多需要复杂的样品前处理，在前处理过程中甚至会造成样品破坏，进而严重影响影响检测结果。
[0004]SERS具有实时、快速、无创、灵敏性高、无自发荧光、不受光漂白影响等特点，已经成为检测生物分子和生物成像的最有效工具之一。对H2S的检测来说，开发出具有灵敏度高、特异性强、稳定性好和抗干扰能力强的SERS纳米探针是将SERS技术用于H2S的实时、高灵敏度、特异性检测的关键技术。
[0005]目前，基于H2S引起的一些特殊化学反应（如叠氮基团的还原、Ag和H2S的反应等），一些SERS纳米探针已经被开发出来用于检测活细胞中的H2S。
[0006]Li等人报道了第一个用于检测H2S的SERS纳米探针——4
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乙酰氨基苯磺酰叠氮功能化的金纳米粒子（记为AuNPs/4
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AA）。该探针基于叠氮基团被H2S还原成氨基，通过SERS光谱变化快速响应H2S，并以高灵敏度监测活体胶质瘤细胞中内源产生的H2S。然而，虽然叠氮化物可以快速重新反应，但叠氮化物衍生物往往是不稳定的，在激光照射下容易会产生不想要的副产品，存在假阳性信号，影响检测结果的可靠性，在一定程度上限制了该探针的进一步应用。
[0007]Wang等人设计了一种近红外激活的SERS纳米探针，该探针根据H2S与Ag反应导致的纳米探针SERS光谱变化来监测H2S在细胞和斑马鱼胚胎中的分布。然而，尽管该纳米探针显示出对H2S的高灵敏度，但Ag外壳也很容易被细胞中的活性氧破坏，导致该探针的选择性较差，影响检测结果的可靠性。
[0008]另外，申请人在科研过程中还发现，现有SERS纳米探针大多是以单一绝对信号强度进行H2S的定量检测，由于环境条件中存在诸多引起信号强度波动的干扰因素，导致该检测方法的可靠性较低，误差较大。
[0009]综上，如何设计一种既对H2S表现出很好的选择性，又具有很好的检测灵敏度，还能尽可能地减少外界干扰因素对信号的干扰以提高检测结果可靠性的SERS纳米探针对生
物体内H2S的研究至关重要。

技术实现思路

[0010]有鉴于此，本专利技术的第一目的在于提供了一种内标辅助花瓣状SERS纳米探针，提高了H2S的检测灵敏度，具有良好的激光稳定性和选择性。
[0011]本专利技术的第二个目的在于提供了一种内标辅助花瓣状SERS纳米探针的制备方法，该方法提高了SERS基底的内部和外部的SERS活性，为识别分子提供更多的结合位点，进一步提高了检测灵敏度。
[0012]本专利技术的第三个目的在于提供内标辅助花瓣状SERS纳米探针在检测样本中H2S的应用，及在以非疾病诊断为目的的活细胞内H2S成像中的应用。
[0013]为实现上述目的，本专利技术采取下述技术方案：本专利技术所述的内标辅助花瓣状SERS纳米探针，是由金纳米球内核、内标修饰分子、花瓣状金纳米外壳和识别分子构成的核
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分子
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壳结构的金纳米花探针；其中，所述内标修饰分子是具有腈基、炔基或叠氮官能团的拉曼信号分子；所述识别分子为4
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硝基苯硫酚。
[0014]在本专利技术中，本专利技术将拉曼信号分子作为内标修饰分子修饰在金纳米球内核上，校正后的工作曲线重现性好，误差小，提高了检测结果的可靠性；在内标修饰分子的分子层上生长一层花瓣状金纳米外壳，一方面具有大量的“热点”，进而提高了SERS基底内部和外部的SERS活性；另一方面，花瓣状外壳也增加了SERS基底的表面积，为识别分子提供更多的结合位点；本专利技术以4
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硝基苯硫酚（即4
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NTP）作为H2S的灵敏识别分子，4
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NTP中的硝基作为识别基团提高了探针的检测灵敏度、选择性和检测速度，可实现环境样本或生物样品中H2S的快速定量检测。
[0015]更优选地，所述内标修饰分子为4
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巯基苯甲腈。以4
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巯基苯甲腈为内标，利用硫化氢和4
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硝基苯硫酚的还原反应，实现硫化氢的比率拉曼检测，有效降低背景信号的干扰，提高了检测灵敏度。
[0016]更优选地，所述金纳米球内核的粒径为20～40 nm；所述花瓣状金纳米外壳的厚度为30～50 nm。
[0017]本专利技术还提供了一种内标辅助花瓣状SERS纳米探针的制备方法，，所述制备方法包括以下步骤：第一步，制备具有表面等离激元共振效应的金纳米球内核AuNPs；第二步，在金纳米球内核AuNPs上修饰一层内标修饰分子，所述内标修饰分子为拉曼信号的小分子且具有腈基、炔基或叠氮官能团；第三步，在内标修饰分子的分子层外生长一层花瓣状金纳米外壳，获得含有内标修饰分子掺杂的金纳米花作为SERS基底；第四步，在SERS基底表面修饰一层4
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硝基苯硫酚，得到核
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分子
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壳结构的内标辅助花瓣状SERS纳米探针，其中4
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硝基苯硫酚用于识别H2S。
[0018]在上述制备方法中，所述第二步中的内标修饰分子为4
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巯基苯甲腈，修饰时将AuNPs溶液的pH调节至9.0，加入4
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巯基苯甲腈的乙醇溶液，恒温搅拌3 h，离心去除未键合的4
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巯基苯甲腈，用去离子水将沉淀分散得到4
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巯基苯甲腈修饰的AuNPs。
[0019]上述制备方法中的所述第三步具体包括以下内容：将第二步获得的4
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巯基苯甲腈修饰的AuNPs与十六烷基三甲基氯化铵溶液混合，然后依次加入HAuCl4·
3H2O和抗坏血酸，反应结束后得到深蓝色的SERS基底——Au@MPBN@Au NFs溶液。
[0020]上述制备方法中的第四步包括以下具体内容本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种内标辅助花瓣状SERS纳米探针，其特征在于：所述探针是由金纳米球内核、内标修饰分子、花瓣状金纳米外壳和识别分子构成的核
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分子
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壳结构的金纳米花探针；其中，所述内标修饰分子是具有腈基、炔基或叠氮官能团的拉曼信号分子；所述识别分子为4
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硝基苯硫酚。2.根据权利要求1所述的内标辅助花瓣状SERS纳米探针，其特征在于：所述内标修饰分子为4
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巯基苯甲腈。3.根据权利要求1所述的内标辅助花瓣状SERS纳米探针，其特征在于：所述金纳米球内核的粒径为20～40 nm；所述花瓣状金纳米外壳的厚度为30～50 nm。4.一种内标辅助花瓣状SERS纳米探针的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：第一步，制备具有表面等离激元共振效应的金纳米球内核AuNPs；第二步，在金纳米球内核AuNPs上修饰一层内标修饰分子，所述内标修饰分子为拉曼信号分子且具有腈基、炔基或叠氮官能团；第三步，在内标修饰分子的分子层外生长一层花瓣状金纳米外壳，获得含有内标修饰分子掺杂的金纳米花，将其作为SERS基底；第四步，在SERS基底表面修饰一层用于识别H2S的4
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硝基苯硫酚，得到核
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分子
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壳结构的内标辅助花瓣状SERS纳米探针。5.根据权利要求4所述的内标辅助花瓣状SERS纳米探针的制备方法，其特征在于：所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈胜，吕梦雅，范嘉怡，张文婷，张书胜，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：