一种单颗粒纳米探针及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种单颗粒纳米探针及其制备方法和应用，属于细菌释放物光学探测技术领域。本发明专利技术提供的单颗粒纳米探针，由3

【技术实现步骤摘要】
一种单颗粒纳米探针及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于细菌释放物光学探测
，尤其涉及一种单颗粒纳米探针及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]生物振荡普遍存在于生命系统中，从单细胞的基因调节到生物个体的行为水平，生物振荡都扮演着重要的角色。因此，从生物振荡出发去了解生命的机制成了主要的途径。近年来，人们对钙离子、神经元、蛋白酶、新陈代谢、遗传基因等各方面都展开了生物振荡的研究。通过直观的周期性、半周期性、间接性的振荡信号，进一步了解相应生物的生命机制。如何更为精确的揭示生物振荡一直是研究者努力的方向。
[0003]目前已有多种方法来揭示生物振荡，如荧光标记、光遗传、群体分析等。然而荧光标记无法避免标记分子对待测物分子动力学的影响，光遗传所需的光敏神经元也一直限制着其发展，群体分析无法适用于个体生物样品。因此，如何提供一种无标签技术，在避免样品损伤，克服光漂白的同时揭示细菌酶释放生物振荡的方法是本领域研究的关键之一。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种单颗粒纳米探针，可用于实时检测或远距离检测单个细菌酶释放的生物振荡，克服了标记式、接触式探针对样品的损害与干扰。
[0005]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供了以下技术方案：
[0006]本专利技术提供了一种单颗粒纳米探针，所述纳米探针由金纳米棒和黑洞淬灭剂BHQ
‑
3构成，所述金纳米棒采用3
‑
巯基丙酸修饰。
[0007]本专利技术还提供了上述单颗粒纳米探针的制备方法，包括以下步骤：
[0008]金纳米棒溶液中加入3
‑
巯基丙酸溶液进行修饰，修饰后的金纳米棒溶液离心、重悬于水中，得到修饰后的金纳米棒水溶液；再加入黑洞淬灭剂BHQ
‑
3进行反应，得到单颗粒纳米探针。
[0009]优选的，金纳米棒溶液离心去除多余的CTAB溶液，重悬于水中，再加入3
‑
巯基丙酸溶液进行修饰。
[0010]优选的，所述金纳米棒溶液的浓度为0.05～0.15mg/mL，所述3
‑
巯基丙酸溶液的浓度为0.05～0.15mM，所述黑洞淬灭剂BHQ
‑
3的浓度为0.5～1.5μM。
[0011]优选的，所述金纳米棒水溶液与3
‑
巯基丙酸溶液的体积比为1:90～110。
[0012]优选的，所述修饰时间为10～14h。
[0013]优选的，所述黑洞淬灭剂BHQ
‑
3与修饰后的金纳米棒水溶液的体积比为1:9～11。
[0014]优选的，所述反应时间为50～70min。
[0015]本专利技术还提供了上述单颗粒纳米探针在实时检测或远距离检测单细菌酶释放的生物振荡中的应用。
[0016]本专利技术还提供了一种实时检测或远距离检测单细菌酶释放的方法，包括以下步
骤：将上述单颗粒纳米探针加入到细菌溶液中，取混合溶液于暗场显微镜下观察单颗粒纳米探针的散射光谱强度。
[0017]相对于现有技术，本专利技术具有如下有益效果：
[0018]本专利技术提供的单颗粒纳米探针，实现了对单细菌酶释放的实时光学探测，揭示了单细菌酶释放的生物振荡，同时还实现了对细菌不同生长阶段酶的异质性检测。通过对酶振荡信号的分析，可以判别细菌所处的生长阶段，为耐药菌不同时期的精确给药提供了新的解决方案。
[0019]本专利技术提供的单颗粒纳米探针，实现了单颗粒远距离对单细菌酶释放的光学探测，革兰氏阴性大肠杆菌的探测极限为3μm，革兰氏阳性金黄色葡萄球菌的探测极限为2.5μm，克服了标记式、接触式探针对样品的损害与干扰。
[0020]本专利技术提供的实时检测或远距离检测单个细菌酶释放的方法，为单细菌酶释放生物振荡的非侵入式光学观察方法，将进一步推动细菌生物动力学的发展，为更好地了解细菌的生命机制提供新的思路。
附图说明
[0021]图1：单颗粒纳米探针的制备与探测原理图。
[0022]图2：单颗粒纳米探针的能量抑制与能量恢复。a，纳米探针能量抑制的实时变化图；b，纳米探针体外检测偶氮还原酶的实时散射光谱变化；c，纳米探针体外检测大鼠肝脏微粒体的实时散射光谱变化。
[0023]图3：单颗粒纳米探针远距离检测单细菌酶的释放。a，纳米探针对大肠杆菌不同检测距离的暗场图形；b，纳米探针对金黄色葡萄球菌不同检测距离的暗场图形；c，大肠杆菌不同探测距离下的实时散射光谱强度变化；d，散射光谱强度随单细菌不同探测距离的变化。
[0024]图4：实时检测单个细菌酶释放的生物振荡。a
‑
d，在(a)延缓期、(b)对数期、(c)稳定期和(d)衰退期的不同生长阶段检测单个大肠杆菌中酶释放的生物振荡；e，不同生长阶段大肠杆菌和金黄色葡萄球菌酶释放生物振荡的实时检测信号；f，不同生长阶段大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的振幅变化；g，不同生长阶段大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的周期变化。
具体实施方式
[0025]本专利技术提供了一种单颗粒纳米探针，所述纳米探针由金纳米棒(AuNRs)和黑洞淬灭剂BHQ
‑
3构成，所述金纳米棒采用3
‑
巯基丙酸(MPA)修饰。
[0026]本专利技术利用等离激元共振能量转移(PERT)的方法制备所需的纳米探针，PERT是等离激元共振能量从金属纳米粒子(作为供体)向化学分子或共轭生物分子(作为受体)转移的一种现象，其触发方式主要考虑供体金属和受体分子共振峰是否相匹配。本专利技术选用吸收峰匹配的金纳米棒和黑洞淬灭剂BHQ
‑
3作为供体和受体，将金纳米棒用连接分子MPA修饰，使金纳米棒表面带有负电荷，而共轭分子BHQ
‑
3自身带有正电荷，通过正负电荷使两者紧密连接，实现等离激元共振能量转移，构成纳米探针。
[0027]本专利技术提供了上述单颗粒纳米探针的制备方法，包括以下步骤：
[0028]金纳米棒溶液中加入3
‑
巯基丙酸溶液进行修饰，修饰后的金纳米棒溶液离心、重
悬于水中，得到修饰后的金纳米棒水溶液；再加入黑洞淬灭剂BHQ
‑
3进行反应，得到单颗粒纳米探针。
[0029]作为一种可选的实施方式，本专利技术在商业化购得的AuNRs中加入连接分子MPA，晃动摇匀后修饰得到表面带负电荷的AuNRs；然后将修饰溶液进行离心，离心速率为5000～7000rap/min，时间为8～12min，去除溶液中多余的MPA，离心好的溶液重新悬浮在去离子水中；最后将BHQ
‑
3分子加入到修饰连接分子的AuNRs水溶液中，通过正负电荷连接金纳米棒与BHQ
‑
3分子，得到本专利技术所述单颗粒纳米探针。
[0030]在本专利技术中，金纳米棒溶液加入3
‑
巯基丙酸溶液进行修饰前，金纳米棒溶液优选为离心去除多余的CTAB(溴代十六烷基三甲胺)溶液本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单颗粒纳米探针，其特征在于，所述纳米探针由金纳米棒和黑洞淬灭剂BHQ
‑
3构成，所述金纳米棒采用3
‑
巯基丙酸修饰。2.权利要求1所述的单颗粒纳米探针的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：金纳米棒溶液中加入3
‑
巯基丙酸溶液进行修饰，修饰后的金纳米棒溶液离心、重悬于水中，得到修饰后的金纳米棒水溶液；再加入黑洞淬灭剂BHQ
‑
3进行反应，得到单颗粒纳米探针。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，金纳米棒溶液离心去除多余的CTAB溶液，重悬于水中，再加入3
‑
巯基丙酸溶液进行修饰。4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述金纳米棒溶液的浓度为0.05～0.15mg/mL，所述3
‑
巯基丙酸溶液的浓度为0.05～0.15m...

【专利技术属性】
技术研发人员：辛洪宝，鲁登云，朱国帅，史阳，潘婷，
申请(专利权)人：暨南大学，
类型：发明
国别省市：