一种利用双功能小分子辅助修饰提高SERS传感器性能的方法技术

本发明专利技术利用双功能小分子辅助修饰提高SERS传感器性能的方法，为拉曼检测提供了一个细胞沉默区出峰的拉曼信号，提高了检测灵敏度，同时该小分子兼具封闭剂的功能，有效降低非特异性吸附及不可控集聚，显著提高了稳定性，为细胞内复杂环境的可控聚集提供了可能，提高了检测准确性。该方法制备方法简单、操作方便，所制备的传感器灵敏度高、准确性好，即使在细胞内的复杂环境也具有良好的监测溶酶体成熟所产生的pH变化过程，为相关疾病的诊断及早期治疗提供了一种可行的方法。早期治疗提供了一种可行的方法。

【技术实现步骤摘要】
一种利用双功能小分子辅助修饰提高SERS传感器性能的方法


[0001]本专利技术涉及一种利用双功能小分子辅助修饰的SERS传感器制备方法。本专利技术属于纳米材料领域，在拉曼增强、动态pH监测方面具有潜在应用。

技术介绍

[0002]表面增强拉曼光谱(Surface
‑
enhanced Raman spectroscopy，SERS)技术具有超高灵敏度，可以从等离子体纳米结构中获得显著的拉曼信号放大，甚至可以进行单分子检测。与大多数荧光探针相比，SERS标签不易于光漂白，这是一个明显的优势，更重要的是，它们使许多非活性或过于复杂的分子得以检测。
[0003]随着SERS技术的不断发展，沉默区拉曼染料被用于复杂的生物样品中的拉曼信号检测，这类分子在1800
‑
2800cm
‑1范围内出峰，与生物样品自身存在的蛋白、多肽、氨基酸等物质的拉曼信号出峰位置互不干扰，可进一步提高拉曼检测的灵敏度，已被用于多种拉曼传感器的构建中。
[0004]在大多数情况下，单个等离子体纳米粒子无法为实际应用提供足够的增强信号，然而当两个纳米粒子足够接近时，它们可以在间隙中产生一个极大的信号增强，这种表现出极高电场增强并产生强烈SERS信号的空间区域称为热点，热点通常存在于纳米颗粒聚集体的间隙中。理论计算出间距为2nm的银二聚体增强因子约为银球的104倍，因此，设计纳米结构间有效耦合的SERS底物以提供最高的灵敏度，对于分析检测来说是非常重要的。
[0005]i
‑/>motif是由四段重复的胞嘧啶序列通过C
·
CH
+
碱基对形成的四链体，并且它的稳定需要弱酸性条件，这种独特的性质使其成为第一个由pH值变化驱动的DNA分子马达。研究表明它具有毫秒级的响应速度，接近于天然蛋白的变构速度而且，i
‑
motif结构对不同pH值的响应行为是可逆的。更重要的是，当在适当pH条件下DNA序列折叠成立体的i
‑
motif结构，可应用该特点构建理想的空间耦合效应。
[0006]内体pH值随时间变化的信息在许多病理学中起着重要作用，了解细胞内吞过程有助于理解纳米生物相互作用以及药物传递。尽管溶酶体途径对于许多细胞内功能极为重要，此前很少有报导应用SERS来对这一过程进行研究和表征。
[0007]然而，如何提高SERS传感器在复杂环境中的稳定性及其可控聚集仍然是亟待解决的关键问题。综上所述，本专利技术拟利用细胞沉默区拉曼染料发挥双功能作用，构建一种对细胞内pH值的变化可实现动态监测的基于i
‑
motif的SERS传感器，实现对内体
‑
溶酶体过程pH的动态监测，提高该探针在复杂环境中的稳定性，实现其在细胞内环境的可控聚集，提高检测准确性，为SERS传感器的构建提供一种通用性高的提高传感器性能的方法。

技术实现思路

[0008]有鉴于此，本专利技术旨在挖掘细胞沉默区拉曼染料的双功能作用，构建了一种对细胞内pH值的变化可实现动态监测的基于i
‑
motif的SERS传感器，实现了对内体
‑
溶酶体过程pH的动态监测，提高了该探针在复杂环境中的稳定性，实现了其在细胞内环境的可控聚集，
提高了检测准确性，该方法不仅灵敏、准确，而且操作简单，具有更好的普适性。
[0009]一种利用双功能小分子辅助修饰提高SERS传感器性能的方法，该方法选择合适的拉曼报告分子，不仅起到沉默区拉曼信号采集的作用，而且发挥了封闭剂的作用，能够有效稳定传感器的稳定性，在体系中发挥重要的双功能，依此构建的传感器在酸性环境下DNA链折叠成i
‑
motif结构，拉近金球间距离，形成二级热点显著增强拉曼分子的沉默区拉曼信号，实现细胞内pH值动态跟踪；
[0010]该传感器包括ss
‑
DNA与金纳米粒子(AuNPs)共孵育得到的Au
‑
ssDNA复合物。
[0011]进一步，所述的AuNPs的粒径为10
‑
100nm；优选地，AuNPs的粒径为所述AuNPs的粒径为30nm
‑
40nm、40nm
‑
50nm、50nm
‑
60nm、60nm
‑
70nm、70nm
‑
80nm、80nm
‑
90nm中的一种。
[0012]进一步，所述的沉默区拉曼染料为既具有在细胞拉曼沉默区出峰的化学基团又具有能与金球稳定耦连的巯基等功能基团的小分子化合物。
[0013]本专利技术还在于公开利用双功能小分子辅助修饰传感器的制备方法，至少包括如下步骤：
[0014]采用盐老化的方法将金纳米粒子和巯基修饰的i
‑
motif通过Au
‑
S键进行偶联形成Au
‑
i
‑
motif复合体；
[0015]将拉曼染料与上述Au
‑
i
‑
motif复合体共孵，通过Au
‑
S键连接到金球表面，制备成SERS探针。
[0016]本专利技术还在于公开上述传感器检测pH的过程如下：
[0017](1)将等浓度探针依次分散于pH缓冲液中；
[0018](2)在缓冲液中调控加入MgCl2；
[0019](3)通过紫外分光光度计测定吸光度值，并对pH值建立标准曲线。
[0020]其中，步骤(1)中pH缓冲液的pH值范围为4.0
‑
7.4。
[0021]其中，步骤(2)中所加入的MgCl2浓度为5
‑
30mM。
[0022]其中，步骤(3)中紫外分光光度计测定波长为798nm。
[0023]本专利技术以双功能小分子辅助修饰金球，构建了一种pH响应性的SERS传感器。由于细胞沉默区拉曼染料也具有巯基，不仅起到提供细胞沉默区拉曼信号的作用，提高检测灵敏度；同时，也可作为一种小分子封闭剂，提高传感器的稳定性，避免细胞体系复杂环境中的非特异性的不可控聚集，提高检测的准确性。利用该方法制备的基于i
‑
motif的SERS传感器，在细胞外环境对pH值具有良好的响应性，聚集产生颜色变化与pH值呈良好的线性关系。而且，在复杂环境该响应行为不受影响，提现出良好的稳定性。在实际应用中，设计的SERS传感器探针可用于细胞内环境的pH动态响应。借助双功能小分子辅助修饰的新型基于i
‑
motif的SERS传感器，具有以下优点：1)细胞拉曼沉默区出峰，检测灵敏度高；2)稳定性好，检测准确性提高；3)操作简单；4)生物相容性好；5)响应迅速等。因此，设计的借助双功能小分子辅助修饰的新型基于i
‑
motif的SERS传感器具有很大的应用前景。
附图说明
[0024]图1为i...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用双功能小分子辅助修饰提高SERS传感器性能的方法，其特征在于小分子结构中具备在细胞拉曼沉默区出峰的化学基团，而且又具备能与金球牢固组装的化学基团；该双功能小分子结构中具有氰基、炔基或氘代基团等，并同时含有巯基、硒键、氨基或双硫键等。2.根据权利要求1所述的方法构建了一种基于i
‑
motif的SERS传感器，其特征在于，所述的传感器的制备至少包括如下步骤：(1)采用盐老化的方法将金纳米粒子和巯基修饰的i
‑
motif通过Au
‑
S键进行偶联形成Au
‑
i
‑
motif复合体；(2)将拉曼染料与上述Au
‑
i
‑
motif复合体共孵，通过Au
‑
S键连接到金球表面，制备成SERS探针。3.根据权利要求2所述的一种基于i
‑
motif的SERS传感器，其特征在于，该传感器在pH小于6的条件下，ssDNA折叠成i
‑
motif结构，使得金球间距降低发生pH调控的聚集行为。4.根据权利要求2所述的一种基于i
‑
motif的SERS传感器，其特征在于，该传感器对pH值的检测步骤至少包括如下步骤：(1)将等浓度探针依次分散于pH缓冲液中；(2)在缓冲液中调控加入MgCl2；(3)通过紫外分光光度计测定吸光度值，并对...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹永梅，张莹，
申请(专利权)人：南开大学，
类型：发明
国别省市：