[發明專利]基于硅納米線的堿性磷酸酶熒光化學傳感器及制法和應用

有效

• 申請號: 201410114590.0
• 申請日: 2014-03-25
• 公開（公告）號: CN103937488A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發明（設計）人: 穆麗璇;王會敏;師文生
• 申請（專利權）人: 中國科學院理化技術研究所
• 主分類號: C09K11/06
• 分類號: C09K11/06;C09K11/59;B82Y30/00;B82Y20/00;G01N21/64;C12Q1/42
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 李柏

技術領域

本發明屬于納米結構的熒光化學傳感器領域，特別涉及基于硅納米線的堿性磷酸酶熒光化學傳感器及其制備方法，以及該熒光化學傳感器的應用。

背景技術

堿性磷酸酶是一種磷酸水解酶，廣泛分布于人體各臟器器官中，其中在肝臟、骨骼和腎臟中含量較多。血清中堿性磷酸酶的含量異常與骨骼疾病、肝功能異常、糖尿病等眾多疾病有關。目前，用于堿性磷酸酶檢測的技術很多，包括熒光法、比色法、電化學方法和表面增強拉曼散射等。其中，熒光技術因為自身高的靈敏度和高的空間分辨率，使得它在細胞內以及細胞外堿性磷酸酶檢測中顯示出了極大的優勢。文獻中已經報道了多種堿性磷酸酶的熒光探針，如T.I.Kim,Chem.Commun.2011,47,9825;Y.Liu,Anal.Chem.2008,80,8605;L.L.An,J.Mater.Chem.2007,17,4147。然而在病理過程中堿性磷酸酶在單細胞水平上如何發揮調控作用的至今尚不清楚。因此，發展一種高靈敏度能夠用于檢測單細胞內堿性磷酸酶活性的探針對于生物和臨床研究是非常必要的。

近些年來的研究表明，利用納米材料作為基底構筑傳感器，能夠有效的提高傳感器的靈敏度和選擇性。文獻中已經報道了幾種基于零維納米材料的堿性磷酸酶熒光傳感器，如R.Freeman，Nano?Lett.2010,10,21192;L.Jia,Chem.Commun,2010,46,7166。與零維納米材料相比，一維納米材料更適合于細胞內生物物種的檢測。通過將對堿性磷酸酶具有特異性光響應的有機分子固定在一維納米材料的表面，構筑基于一維納米材料的堿性磷酸酶傳感器，借助微系統操作，將基于一維納米材料的堿性磷酸酶傳感器插入單細胞的特定位置，便能夠直接檢測單細胞內的堿性磷酸酶的活性。在眾多的一維納米材料中，硅納米線由于具有無毒性、生物兼容性好以及利于集成等優點，已經被廣泛的應用于熒光傳感器的構筑，并且這些傳感器都展現出了良好的檢測性能。

發明內容

本發明的目的之一是提供基于硅納米線的堿性磷酸酶熒光化學傳感器。

本發明的目的之二是提供基于硅納米線的堿性磷酸酶熒光化學傳感器的制備方法。

本發明的目的之三是提供基于硅納米線的堿性磷酸酶熒光化學傳感器的應用。

本發明的基于硅納米線的堿性磷酸酶熒光化學傳感器，是結合硅納米線的長處和熒光技術在堿性磷酸酶活性檢測上的優勢，通過將3-丁烯-1-胺作為連接體，將熒光小分子醛基熒光素共價修飾到硅納米線的表面，再利用三氯氧磷對修飾到硅納米線表面的熒光素分子進行磷酸化，從而成功制備得到了基于硅納米線的堿性磷酸酶熒光化學傳感器。本發明的基于硅納米線的堿性磷酸酶熒光化學傳感器在直接檢測單細胞內的堿性磷酸酶的活性方面有廣泛的應用前景。

本發明的基于硅納米線的堿性磷酸酶熒光化學傳感器是表面修飾有對堿性磷酸酶具有選擇性熒光響應的磷酸化熒光素分子的硅納米線熒光化學傳感器或硅納米線陣列熒光化學傳感器。

所述的硅納米線是由化學氣相沉積法制備得到的直徑為7～15nm的硅納米線。

所述的硅納米線陣列是由化學刻蝕法制備得到的由直徑為200～400nm，長度為15～35μm的硅納米線構成的硅納米線陣列。

本發明的基于硅納米線的堿性磷酸酶熒光化學傳感器的制備方法包括以下步驟：

1）室溫下，將硅納米線或硅納米線陣列浸泡在質量濃度為1%～10%的氫氟酸水溶液中（一般浸泡的時間為1～10分鐘），取出硅納米線或硅納米線陣列并用去離子水洗干凈，真空干燥，得到表面具有Si-H鍵的硅納米線或硅納米線陣列；

2）將步驟1）得到的干燥的表面具有Si-H鍵的10～30mg的硅納米線，或將干燥的表面具有Si-H鍵的硅納米線陣列，與5～20mL的無水均三甲苯和0.1～0.4mL的3-丁烯-1胺加入到反應器中，在惰性氣體保護下加熱至90～180℃后，恒溫反應2～6小時，冷卻至室溫，過濾收集硅納米線或取出硅納米線陣列，用有機溶劑超聲清洗除去未反應的3-丁烯-1-胺，得到表面修飾有氨基的硅納米線或硅納米線陣列；其中，硅納米線陣列的加入量，是以從硅納米線陣列上刮下來的硅納米線為10～30mg為基準；