一种制造技术

本发明专利技术公开了一种以聚乙二醇为制备模板的具有蓝色荧光发射能力的磁性

【技术实现步骤摘要】
一种PEG
‑
Gd NCs双检测探针及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于化学合成和生物分析检测
，涉及一种用于生物检测的
PEG
‑
Gd NCs
双检测探针的制备方法及其对还原型谷胱甘肽和精氨酸的检测应用
。

技术介绍

[0002]金属荧光纳米簇
(Fluorescent metal naonoclusters
，
FMNCs)
是由几个到数百个金属原子堆积而成的团簇型纳米材料，其尺寸大约为1‑
10nm。
这种与电子的费米波长相当的超小尺寸使其中的自由电子产生较强的量子限域效应，导致其能带结构变得不连续而被分立成不同的能级，从而使其展现出不同于大尺度金属纳米颗粒而类似分子的光学
、
电学和化学特性
。
相较于半导体量子点
(QDs)、
上转换荧光纳米粒子
(UCNPs)
等传统的金属纳米发光材料，金属荧光纳米簇具有尺寸更小
、
光稳定性更好
、
斯托克斯位移大
、
生物相容性更强
、
低毒无害等优点，近十年来在荧光传感
、
生命分析
、
生物成像等领域有着广泛的应用
。
[0003]当前，制约
FMNCs
材料发展的一大技术瓶颈是可用于制备
FMNCs
的金属种类较少，应用较为成熟的/>FMNCs
荧光材料仅由
Au、Ag、Cu、Pt
这四种贵金属制得
。
囿于金属元素的活泼性和现有的制备技术，普通过渡金属很难在水相中被直接还原为0价的金属纳米簇，由过渡金属制得
FMNCs
材料在国内外鲜有报道
。
这限制了现有
FMNCs
材料对检测目标物的响应能力，制约了其作为荧光检测探针的应用潜力
。
此外，现有
FMNCs
材料仅具有单一的荧光发射性能，而不具备磁性能和电性能，若使其获得电
、
磁性能则需要额外的功能化修饰，不仅过程繁琐而且会削弱
FMNCs
材料本身的光学性能，使得该类材料在磁分离
、
磁共振成像
(MRI)、
太阳能电池等方面的应用受到了限制
。
因此，基于铁
、
锰
、
钆等具有磁性的过渡金属元素，如何采用简便的水相化学还原方法开发出同时具有磁性和荧光性能的多功能
FMNCs
材料是本领域一个亟待解决的技术问题
。
[0004]针对现有技术的上述不足，本专利技术提供了一种快速
、
高效
、
绿色
、
低成本的蓝光发射磁性
‑
荧光钆纳米簇
(Gd NCs)
的制备方法
。
相较于金
、
银等贵金属元素，钆元素来源广泛
、
廉价易得，且具有顺磁性质，是发展多功能磁性
‑
荧光
FMNCs
材料的理想选择
。
本方法使用聚乙二醇
(PEG)
作为制备模板，以
GdCl3作为钆源，在水溶液中以抗坏血酸
(AA)
为还原剂和连接剂，从而制成一种同时具备蓝色荧光发射性能和顺磁性能的钆纳米簇材料
PEG
‑
Gd NCs。
[0005]本方法采用的制备模板
PEG
是一种长链高分子聚合物，其分子链中含有很多亚甲基，能够与链接剂
AA
中的羟基形成氢键；而
AA
中的羰基则与
Gd
3+
有较强的亲和力，能够作为
PEG
与
Gd
3+
之间的连接剂将金属离子
Gd
3+
锚定在模板分子
PEG
上，形成金属荧光纳米簇的基本结构
。AA
具有还原性，在作为连接剂的同时可作为还原剂将
Gd
3+
还原为
Gd0，从而形成具有荧光发射能力的钆纳米簇材料
PEG
‑
Gd NCs。
[0006]本专利技术所制备的磁性
‑
荧光
PEG
‑
Gd NCs
具有良好的水溶性和稳定性，其所发射的荧光可被还原型谷胱甘肽
(GSH)
所特异性猝灭，而其被
GSH
所猝灭的荧光亦可被精氨酸所特异性地恢复，据此将其发展为一种能对
GSH
和精氨酸都有荧光响应的双检测荧光探针
。
该探针制备简便
、
功能多样，能够实现对两种生物活性物质的高灵敏荧光检测，在生命检测领域
具有明显的技术进步性和广阔的应用前景
。

技术实现思路

[0007]本专利技术旨在克服现有技术的不足，提供一种水溶性的蓝光发射磁性
‑
荧光
PEG
‑
Gd NCs
双检测探针及其简便的水相合成方法，采用该法制备的
PEG
‑
Gd NCs
在具备优异的蓝色荧光发射能力的同时，亦具备优良的顺磁性质，在氨基酸
、GSH
等生物活性分子检测方面具有很好的应用前景
。
[0008]为实现上述目的，本专利技术公开了一种磁性
‑
荧光
PEG
‑
Gd NCs
双检测探针
PEG
‑
Gd NCs
，其特征在于：
[0009](1)
按如下的步骤合成：
[0010]1)
将聚乙二醇固体溶于
15mL
高纯水中，向该溶液中滴加浓度为
0.1M
的
GdCl3溶液，在水浴中加热搅拌均匀，形成反应混合液
。
[0011]2)
将抗坏血酸固体加入至上述反应混合溶液中使之溶解，在水浴中加热并充分搅拌均匀
。
[0012]3)
随即向上述反应混合液中逐滴加入浓度为
1M
的
NaOH
溶液，在水浴中将上述反应混合液搅拌均匀并加热反应一定时间，至溶液变为红棕色，即可得到
PEG
‑
Gd NCs。
[0013]其中，步骤
1)、2)、3)
中的水浴加热温度应相同并维持恒定
。
[0014](2)
该磁性
‑
荧光
PEG
‑
Gd NCs
双检测探针的粒径范围在
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种用于生物检测的磁性
‑
荧光
PEG
‑
Gd NCs
双检测探针，其特征在于：
(1)
按如下的步骤合成：
1)
将聚乙二醇固体溶于
15mL
高纯水中，向该溶液中滴加浓度为
0.1M
的
GdCl3溶液，在水浴中加热搅拌均匀，形成反应混合液；
2)
将抗坏血酸固体加入至上述反应混合溶液中使之溶解，在水浴中加热并充分搅拌均匀；
3)
随即向上述反应混合液中逐滴加入浓度为
1M
的
NaOH
溶液，在水浴中将上述反应混合液搅拌均匀并加热反应一定时间，至溶液变为红棕色，即可得到
PEG
‑
Gd NCs
；其中，步骤
1)、2)、3)
中的水浴加热温度应相同并维持恒定；
(2)
该磁性
‑
荧光
PEG
‑
Gd NCs
双检测探针的粒径范围在
1.5
‑
3.2nm
之间，平均粒径为
2.35nm
；
(3)
该磁性
‑
荧光
PEG
‑
Gd NCs
双检测探针中
Gd
元素的价态为0价；
(4)
该磁性
‑
荧光
PEG
‑
Gd NCs
双检测探针具有蓝色荧光发射能力，其最大激发波长位于
380nm
，最大发射波长位于
470nm
；
(5)
该磁性
‑
荧光
PEG
‑
Gd NCs
双检测探针在具有荧光性质的同时具有明显的顺磁性质，其磁滞回线为一过原点的直线；
(6)
该磁性
‑
荧光
PEG
‑
Gd NCs
双检测探针的荧光能够被还原型谷胱甘肽所特异性猝灭；
(7)
在被还原型谷胱甘肽猝灭后，该磁性
‑
荧光
PEG
‑
Gd NCs
双检测探针的荧光亦能够被精氨酸所特异性增强
。2.
权利要求1所述磁性
‑
荧光
PEG
‑
Gd NCs

【专利技术属性】
技术研发人员：张菲，肖皓月，韦新连，
申请(专利权)人：天津师范大学，
类型：发明
国别省市：