一種納米熒光傳感器及其制備方法和應(yīng)用技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)提供了一種可用于生物醫(yī)學及生命科學領(lǐng)域的納米熒光傳感器及其制備方法和應(yīng)用。本發(fā)明專利技術(shù)將金納米籠與核酸適體及表面正電荷修飾技術(shù)結(jié)合在一起，提出一種全新的納米熒光傳感器。該傳感器的特點是：以金納米籠作為納米容器，在其表面修飾了一層聚陽離子，將熒光染料填充到金納米籠中，利用靜電作用將核酸適體組裝到金納米籠表面，形成具有生物響應(yīng)作用的分子門。一旦加入待檢測的靶分子如ATP，則發(fā)生靶分子及其適體的特異性識別反應(yīng)，導致適體鏈從金納米籠表面脫離，使封堵籠孔的分子門被打開，孔內(nèi)的熒光分子被釋放出來。因此，利用該熒光傳感器，能夠?qū)崿F(xiàn)對靶分子的高靈敏、高選擇性檢測，為癌癥等重大疾病的早期診斷、治療等提供新方法。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
一種納米熒光傳感器及其制備方法和應(yīng)用
本專利技術(shù)屬于生物分析及生命科學領(lǐng)域，具體涉及一種檢測ATP的納米熒光傳感器及其制備方法和應(yīng)用。
技術(shù)介紹
三磷酸腺苷(ATP)是廣泛存在于生物細胞內(nèi)的一種輔酶，由腺苷和三個磷酸基組成。作為細胞內(nèi)能量傳遞的“分子通貨”，ATP儲存和傳遞化學能，是體內(nèi)組織細胞所需能量的主要來源，參與蛋白質(zhì)、脂肪、糖和核苷酸的合成，對細胞許多代謝過程均有重要的調(diào)節(jié)作用，ATP的含量變化可以反映細胞的變異和損傷。因此，ATP作為重大疾病的標志物之一得到了廣泛的研究和關(guān)注。通過檢測惡性腫瘤ATP濃度變化，可以了解其細胞代謝情況，為惡性腫瘤藥敏的異質(zhì)性和個體化療提供可行性治療方案。因此，建立快速、靈敏、準確的ATP分析方法不僅有助于癌癥等重大疾病的早期診斷及治療，同時對于臨床醫(yī)學、生命科學、食品衛(wèi)生、環(huán)境監(jiān)測、醫(yī)藥及化妝品等諸多領(lǐng)域也有著重要的實際意義。目前，國內(nèi)外ATP的檢測方法除了作為主流技術(shù)的高效液相色譜法以外，其它還有電泳法、分光光度法和生物發(fā)光法等。這些方法在儀器設(shè)備、時間、靈敏度、準確性等方面都或多或少地存在不足，尤其是靈敏度和選擇性尚待提高。為此，迫切需要開發(fā)高靈敏、高選擇性的檢測技術(shù)用于ATP的檢測。近幾年來，金納米籠作為一種新興的納米材料得到了廣泛的關(guān)注。該納米材料是一種中空多孔的結(jié)構(gòu)，即籠狀顆粒的內(nèi)部為空心結(jié)構(gòu)，光滑的籠壁表面上分布著小孔。與傳統(tǒng)的球型金納米顆粒相比，金納米籠的局域表面等離子共振峰位于近紅外區(qū)700～900nm，該波段對于生物醫(yī)學意義重大，尤其是對于活體研究。將金納米籠與核酸適體和金納米籠表面正電荷修飾技術(shù)相結(jié)合的技術(shù)還未見文獻報道。
技術(shù)實現(xiàn)思路
為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，同時，也為了更加有效地利用具有特殊結(jié)構(gòu)的納米材料的顯著優(yōu)點，針對檢測ATP的納米熒光傳感器少有報道，因此，本專利技術(shù)的第一目的：構(gòu)建并制備一種新型的可用于檢測ATP的納米熒光傳感器，即將金納米籠與核酸適體和表面正電荷修飾技術(shù)結(jié)合在一起，使該納米熒光傳感器具有可生物響應(yīng)的分子門，一旦加入需要檢測的靶分子如ATP，則發(fā)生靶分子及其適體的特異性識別反應(yīng)，導致適體鏈從金納米籠表面脫離，使封堵籠孔的分子門被打開，并使孔內(nèi)被封堵的熒光分子被釋放出來，因此，利用該熒光傳感器，能夠?qū)崿F(xiàn)對靶分子的高靈敏、高選擇性檢測，為癌癥等重大疾病的早期診斷、治療、理論研究等提供新方法；本專利技術(shù)的第二目的：提供一種該納米熒光傳感器的制備方法；本專利技術(shù)的第三目的：提供一種應(yīng)用該納米熒光傳感器檢測ATP的方法。將本專利技術(shù)提出的納米熒光傳感器用于ATP的熒光檢測，能夠顯著地提高ATP檢測的靈敏度和準確度。本專利技術(shù)是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)專利技術(shù)目的的。本專利技術(shù)的納米熒光傳感器是以金納米籠作為載體，利用其空心多孔的結(jié)構(gòu)特性，在其內(nèi)部裝載熒光分子，為了防止熒光分子的外泄，通過在其表面組裝核酸適體分子門，將金納米籠表面的孔封堵；其中，所述的核酸適體可以通過靜電作用被組裝到金納米籠表面，具體可以通過在金納米籠表面修飾正電荷的方法而將其組裝到金納米籠表面，優(yōu)選地采用聚二烯丙基二甲基氯化銨即PDDA作為正電荷修飾劑在金納米籠表面修飾一層聚陽離子。優(yōu)選地，上述納米熒光傳感器，所述的熒光分子是羅丹明B。一種制備上述納米熒光傳感器的制備方法，包括如下步驟：(1)在磁珠-金納米籠的復(fù)合物中加入PDDA溶液，室溫振蕩過夜；(2)磁分離上述溶液后加入羅丹明B溶液，室溫振蕩過夜；(3)向上述溶液中加入核酸適體溶液，室溫振蕩過夜，磁分離，用PBS緩沖溶液清洗后即制得熒光傳感器；其中，所述的磁珠-金納米籠的復(fù)合物按如下方法制備而成：將磁珠與金納米籠的混合溶液置于室溫振蕩反應(yīng)10h，磁分離，用PBS緩沖溶液清洗，移除上清夜，即得。一種利用本專利技術(shù)的納米熒光傳感器用于ATP的檢測，方法如下：(1)將ATP樣品溶液加入到本專利技術(shù)的納米熒光傳感器的PBS懸浮液中，37℃恒溫振蕩反應(yīng)1h，發(fā)生靶分子ATP與其適體的特異性結(jié)合，使ATP適體從金納米籠表面脫離，分子門被打開；(2)磁分離上述溶液，收集上清液，檢測其熒光信號。本專利技術(shù)的有益效果：本專利技術(shù)提出的納米熒光傳感器將納米技術(shù)與適體分子生物門相結(jié)合，通過分子識別及特異性反應(yīng)，使適體分子門被打開，釋放出熒光分子，實現(xiàn)了熒光信號的檢測，該方法使ATP的檢測靈敏度得到顯著提高，可實現(xiàn)對ATP高靈敏、高選擇性的檢測。本專利技術(shù)的納米熒光傳感器具有結(jié)構(gòu)簡單，穩(wěn)定性好，可控性強，熒光信號靈敏等優(yōu)點，同時，不受其它常見干擾物質(zhì)影響，具有高的選擇性，可應(yīng)用于生物體系中ATP的熒光檢測。實驗結(jié)果表明，采用本專利技術(shù)提出的納米熒光傳感器可在1.0×10-10～8.0×10-9M范圍內(nèi)實現(xiàn)對ATP的高靈敏、高選擇性檢測。該傳感器及其檢測技術(shù)在生物醫(yī)學、生命科學等領(lǐng)域具有較大的應(yīng)用潛力和廣闊的應(yīng)用前景，可用于ATP的特異性檢測，為癌癥等重大疾病的早期診斷及治療提供新的途徑和方法。附圖說明圖1不同ATP濃度的熒光信號強度。圖2ATP濃度與熒光信號強度的線性關(guān)系。具體實施方式以下是本專利技術(shù)涉及的具體實施例，對本專利技術(shù)的技術(shù)方案做進一步描述，但是本專利技術(shù)的保護范圍并不限于這些實施例。凡是不背離本專利技術(shù)構(gòu)思的改變或等同替代均包括在本專利技術(shù)的保護范圍之內(nèi)。下面通過實施例具體地說明本專利技術(shù)，但本專利技術(shù)不受下述實施例的限定。實驗儀器：磁性分離架(天津倍思樂色譜技術(shù)開發(fā)中心)；F-4600熒光分光光度計(日立，日本)；THZ-82A氣浴恒溫振蕩器(金壇市醫(yī)療器械廠)。實驗試劑：3-4μm巰基修飾磁珠(天津市倍思樂色譜技術(shù)開發(fā)中心)；羅丹明B(阿拉丁)；三磷酸腺苷(ATP)；ATP適體鏈：ACCTGGGGGAGTATTGCGGAGGAAGGT，PBS溶液為0.01M(pH7.4,Na2HPO4-NaH2PO4)。實施例1：一種制備本專利技術(shù)納米熒光傳感器的制備方法，包括如下步驟：(1)在磁珠-金納米籠的復(fù)合物中加入200μL濃度為5.832mg/mL的Pdda溶液，室溫振蕩過夜；(2)磁分離上述溶液，用PBS緩沖溶液清洗后加入100μL1.0×10-5mol/L羅丹明B的PBS溶液，室溫振蕩過夜；(3)向上述溶液加入10μL濃度為1.0×10-5M的ATP適體溶液，室溫振蕩過夜，磁分離，移除上清液，納米熒光傳感器制備完成；其中，所述的磁珠-金納米籠的復(fù)合物按如下方法制備而成：將10μL巰基磁珠與200μL金納米籠均勻混合，室溫振蕩反應(yīng)10h，磁分離，用PBS溶液清洗，移除上清液，即得；所述的巰基磁珠是購買的商品(天津市倍思樂色譜技術(shù)開發(fā)中心)；所述的金納米籠按文獻方法獲得(G.D.Moon,S.W.Choi,X.Cai,W.Y.Li,E.C.Cho,U.Jeong,L.V.WangandY.N.Xia.J.Am.Chem.Soc.2011,133,4762–4765)。實施例2:一種利用本專利技術(shù)的納米熒光傳感器用于ATP的檢測，方法如下：(1)將ATP樣品溶液加入到本專利技術(shù)的納米熒光傳感器中，用PBS緩沖溶液(PH＝7.4)稀釋至200μL，37℃恒溫振蕩反應(yīng)1h，發(fā)生靶分子ATP與其適體的特異性結(jié)合，使ATP適體從金納米籠表面脫離，分子門被打開；(2)磁分離上述溶液，收集上清液，檢測其熒光信號，熒本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種納米熒光傳感器，其特征在于：以金納米籠作為載體，其內(nèi)部載有熒光分子，其表面被組裝上核酸適體，可將金納米籠孔封堵，防止熒光分子外泄。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種納米熒光傳感器，以金納米籠作為載體，其內(nèi)部載有熒光分子，其表面被組裝上核酸適體，將金納米籠孔封堵，防止熒光分子外泄，其特征在于：所述的核酸適體通過靜電作用被組裝到金納米籠表面。2.一種如權(quán)利要求1所述的納米熒光傳感器，其特征在于：所述的核酸適體通過在金納米籠表面修飾正電荷而將其組裝到金納米籠表面。3.一種如權(quán)利要求2所述的納米熒光傳感器，其特征在于：所述的正電荷通過在金納米籠表面修飾一層聚陽離子PDDA，即聚二烯丙基二甲基氯化銨而產(chǎn)生。4....

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王衛(wèi)，李筱筱，羅細亮，
申請(專利權(quán))人：青島科技大學，
類型：發(fā)明
國別省市：山東;37