一种特异性检测生物体中半胱氨酸的纳米探针及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种特异性检测生物体中半胱氨酸的纳米探针及其应用，涉及生物检测技术领域。该纳米探针是采用丙烯酰基对羟基化绿色荧光碳量子点进行表面功能化修饰所得到。本发明专利技术还提供该纳米探针在检测生物体中半胱氨酸含量或生物体内半胱氨酸的荧光成像中的应用。该纳米探针可以高度选择性、快速和灵敏地响应区分半胱氨酸与其他生物硫醇，能够实现对生物体中半胱氨酸的特异性定量检测，并能够应用于生物体内半胱氨酸的荧光成像，有望成为研究和监测半胱氨酸在体内和体外中生理和病理作用的有力工具。的有力工具。的有力工具。

【技术实现步骤摘要】
一种特异性检测生物体中半胱氨酸的纳米探针及其应用


[0001]本专利技术涉及生物检测
，特别是涉及一种特异性检测生物体中半胱氨酸的纳米探针及其应用。

技术介绍

[0002]半胱氨酸(Cys)是三种内源性巯基化合物之一，在人体生理和病理过程中发挥着重要作用，例如细胞生长、酶和基因表达的调节、蛋白质合成。Cys是乙酰辅酶A、牛磺酸和谷胱甘肽(GSH)的前体，是硫酸盐的来源，也是许多蛋白质残基的活性位点。体内缺乏Cys可能导致健康问题，例如儿童生长迟缓、水肿性营养不良、头发变色和嗜睡。相反，过量的半胱氨酸与类风湿性关节炎、神经管缺陷、心血管疾病、帕金森病和阿尔茨海默病密切相关。由于生物硫醇，即谷胱甘肽(GSH)、同型半胱氨酸(Hcy)和Cys，都含有巯基，并且它们的结构和化学活性相似，几乎存在于所有哺乳动物细胞中。因此，准确、快速、特异性的检测复杂生物系统中的Cys，对于未来疾病的早期诊断和个体化治疗是一个巨大的挑战，同时也具有非凡意义。
[0003]与传统的生物硫醇测定方法相比，如高效液相色谱法、质谱法和拉曼光谱法，荧光光谱法因其操作简便、实时原位检测、高分辨率和高灵敏度等优点而备受研究人员的关注。迄今为止，对Cys的响应荧光探针主要有分子(有机)探针和纳米探针，它们通常由荧光团、识别基团和连接基团三部分组成。分子探针的荧光团一般为有机染料，如香豆素、荧光素、BODIPY、萘酰胺衍生物、花菁或半花菁等，但往往光稳定性不足、水溶性差、合成步骤繁琐。因此，寻找合成工艺简单、光学性能优良、生物相容性好的荧光团去构建优良的特异性检测Cys的荧光探针是十分有必要的。
[0004]碳量子点(CQDs)是一种新型的碳基纳米材料，尺寸小于10nm。由于其合成过程简单、几何结构独特、水溶性好、光学稳定性强等显著优点，在电器元件、光催化、药物递送和生物成像等领域引起了越来越多的研究兴趣。尽管CQDs具有各种光学优势，但CQDs表面的有限基团(如
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NH2、
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COOH和
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OH)限制了它们在生物成像和化学分析中的选择性。此外，生物成像已成为疾病预防、跟踪疾病进展、检测疗效和治疗各种肿瘤细胞的热门话题。目前，CQDs的表面功能化已成为生物成像应用中提高分析物选择性识别，细胞器的特异性靶向和荧光信号灵敏度的重要途径之一，因此，设计相关功能化纳米探针成为研究人员感兴趣的课题之一。
[0005]当前设计不同化学基团修饰CQDs对多种分析物的荧光响应已经被报道。上官团队通过共价键构建噻唑橙修饰的碳量子点，用于G
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四链体和双链DNA的比率荧光检测。张团队合成了表面具有C＝C双键的碳量子点。溴水与其表面的双键发生反应，碳量子点被猝灭；苯丙氨酸的存在可以通过与溴的取代反应抑制荧光猝灭，基于此原理苯丙氨酸已被成功检测。Doong小组成功开发了一种双功能电化学生物传感器PHA
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NGQDs，通过酰胺和酯键连接，在人血清检测中对乳腺癌细胞(MCF
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7)具有超灵敏和高选择性。这些文献表明，CQDs的表面功能化是对待测物获得更高选择性的有效途径。
[0006]Strongin小组首创了一种基于丙烯酰基的荧光探针采用共轭加成环化策略来特异性检测Cys。此后，以丙烯酰基为识别基团的分子探针对生物硫醇的响应受到广泛关注。目前很少有基于CQDs的纳米探针能够在不受Hcy和GSH干扰的情况下实现对Cys的特异性和快速识别。目前，专利技术人团队已报道了一种双激发双发射荧光探针b
‑
CQDs
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O
‑
NBD选择性区分和检测Cys/Hcy和GSH/NaSH，并成功实现了活细胞成像。然而，这种纳米探针无法特异性识别Cys以区分Hcy和GSH。因此，仍需进一步研究，以开发一种新型的荧光探针，实现对Cys的高选择性和灵敏性检测。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是提供一种特异性检测生物体中半胱氨酸的纳米探针及其应用，以解决上述现有技术存在的问题，该纳米探针可以高度选择性、快速和灵敏地响应区分半胱氨酸与其他生物硫醇，能够实现对生物体中半胱氨酸的特异性定量检测，并能够应用于生物体内半胱氨酸的荧光成像。
[0008]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0009]本专利技术提供一种特异性检测生物体中半胱氨酸的纳米探针，所述纳米探针是采用丙烯酰基对羟基化绿色荧光碳量子点进行表面功能化修饰所得到。
[0010]进一步地，所述丙烯酰基以酯键修饰到所述羟基化绿色荧光碳量子点表面。
[0011]进一步地，所述羟基化绿色荧光碳量子点采用以下制备方法得到：将间苯二酚和浓硫酸溶解在无水乙醇中，之后进行热解反应，得到所述羟基化绿色荧光碳量子点。
[0012]进一步地，通过将所述羟基化绿色荧光碳量子与丙烯酰氯进行反应，来将所述丙烯酰基以酯键修饰到所述羟基化绿色荧光碳量子点表面。
[0013]进一步地，所述反应在缚酸剂作用下进行，所述缚酸剂为N,N
‑
二异丙基乙胺。
[0014]本专利技术还提供上述的纳米探针在检测生物体中半胱氨酸含量中的应用。
[0015]本专利技术还提供上述的纳米探针在生物体内半胱氨酸的荧光成像中的应用。
[0016]本专利技术还提供一种检测生物体中半胱氨酸含量的方法，包括以下步骤：
[0017]将待检生物体样本和上述的纳米探针加入到PBS缓冲溶液中进行反应，反应完成后检测525nm处的荧光强度，通过标准曲线计算得到所述待检生物体样本中的半胱氨酸含量；
[0018]所述标准曲线是根据半胱氨酸标准品的不同浓度和与之对应的525nm处的荧光强度构建得到；构建所述标准曲线时的反应条件与所述待检生物体样本检测时的反应条件相同。
[0019]进一步地，所述PBS缓冲溶液的pH为7.4；所述纳米探针加入所述PBS缓冲溶液后的终浓度为2.5μg/mL；所述反应的时间为10min。
[0020]本专利技术还提供上述的纳米探针在多种生物硫醇中鉴别半胱氨酸中的应用，所述多种生物硫醇为以下(1)
‑
(3)任一项所述的组合：
[0021](1)半胱氨酸和谷胱甘肽；
[0022](2)半胱氨酸和同型半胱氨酸；
[0023](3)半胱氨酸、谷胱甘肽和同型半胱氨酸本专利技术公开了以下技术效果：
[0024]本专利技术以间苯二酚为前驱体，采用溶剂热解法合成表面具有丰富羟基的绿色荧光
碳量子点(g
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CQDs
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OH)，以丙烯酰基对其进行表面功能化，得到了一种新型的生物相容的off
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on型的纳米探针g
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CQDs
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O
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Acryl。该纳米探针能够在PBS缓冲溶液中以高度选择性，快速和灵敏地响应区分Cys与其他生物硫醇(Hcy/GSH)。通过荧光光谱，紫外光谱和薄层层析色谱法(TLC)本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种特异性检测生物体中半胱氨酸的纳米探针，其特征在于，所述纳米探针是采用丙烯酰基对羟基化绿色荧光碳量子点进行表面功能化修饰所得到。2.根据权利要求1所述的纳米探针，其特征在于，所述丙烯酰基以酯键修饰到所述羟基化绿色荧光碳量子点表面。3.根据权利要求1所述的纳米探针，其特征在于，所述羟基化绿色荧光碳量子点采用以下制备方法得到：将间苯二酚和浓硫酸溶解在无水乙醇中，之后进行热解反应，得到所述羟基化绿色荧光碳量子点。4.根据权利要求2所述的纳米探针，其特征在于，通过将所述羟基化绿色荧光碳量子与丙烯酰氯进行反应，来将所述丙烯酰基以酯键修饰到所述羟基化绿色荧光碳量子点表面。5.根据权利要求4所述的纳米探针，其特征在于，所述反应在缚酸剂作用下进行，所述缚酸剂为N,N
‑
二异丙基乙胺。6.一种如权利要求1
‑
5任一项所述的纳米探针在检测生物体中半胱氨酸含量中的应用。7.一种如权利要求1
‑
5任一项所述的纳米探针在生物体内半胱氨酸的荧光成像中...

【专利技术属性】
技术研发人员：周西斌，哈玛德，张杰，常晓杰，
申请(专利权)人：锦州医科大学，
类型：发明
国别省市：