[發明專利]一種用于活細胞溫度監測的熒光銅納米簇

在審

• 申請號: 201410707337.6
• 申請日: 2014-11-27
• 公開（公告）號: CN104458050A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 許春華;王嬋;宋啟軍
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: G01K11/00
• 分類號: G01K11/00;C09K11/58;C09K11/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于納米材料和檢測技術領域，具體涉及具有熒光性質的谷胱甘肽功能化的銅納米簇的制備，并利用制備的銅納米簇監測活細胞溫度的方法。

背景技術

在生物和醫療診斷中的溫度測量以及活細胞靈敏溫度探針是一項很重要的工作。由于金屬納米簇有很強的熒光特性，可以應用到這一領域。在活細胞中溫度控制著生理反應，是最常測定的參數之一¹。準確測量活體細胞的溫度和溫度梯度可以促進細胞生物學和生物醫學的發展²，而新型的銅納米簇溫度計可以做到。

由幾個到數十個原子組成的金屬熒光納米簇具有傳統的金屬納米粒子沒有的光學性能³，過去的研究中，已經有金銀納米簇用于生物學中的熒光標記的相關研究^4-7，它們有良好的化學穩定性，耐光性，體積小，良好的生物兼容性，但它們價格非常昂貴，不易獲得。而銅分布廣泛且便宜易得，銅納米簇還具有獨特的熒光特性⁸；但銅納米簇的超小的體積卻難以控制，而且在空氣中很容易被氧化⁹，因此，銅納米簇的研究還處于探索階段。

一般熒光銅納米簇主要由銅離子還原成銅原子，再由銅原子聚合成銅納米簇，該方法復雜費時，而且由于銅納米簇的聚合量子產率低。用微孔固體作為保護層如高分子聚合物，帶孔沸石^10-11，但過程仍然很復雜，限制了銅納米簇的應用。目前，還沒有對銅納米簇應用于細胞溫度計的相關報道。

本發明用谷胱甘肽(GSH)作為還原劑在室溫環境條件下制備高熒光性能的銅納米簇，同時作為保護層防止已經形成的納米簇聚合。該方法制備的銅納米簇具有很強的熒光性能，GSH–CuNCs的量子產率達到5.0％，明顯高于前人的工作¹²。鑒于該谷胱甘肽功能化的銅納米簇方便的制備方法和優良的熒光特性，以及良好的生物兼容性以及對溫度的靈敏響應，該方法制備的銅納米簇可以用作熒光納米溫度計或生物傳感器。

發明內容

本發明的目的是提供一種利用具有強熒光性質的銅納米簇監測活細胞溫度的方法。

谷胱甘肽(GSH)含有-NH₂,-COOH,-SH這些的官能團，可以兼做還原劑和保護層將硝酸銅(Cu(NO₃)₂)還原，生成谷胱甘肽功能化的熒光銅納米簇(GSH-CuNCs)，在波長為410nm處激發，在610nm處得到最大發射峰(圖1)；在自然光下呈現淡藍色，而在紫外光照射下顯示明亮的紅光，特征吸收峰在300nm以下(圖2)，說明銅納米簇制備成功^13-14。透射電鏡圖(圖3)，結果顯示銅納米簇均勻分布，直徑介于1.5-3.0，平均直徑為2.3nm，沒有大的納米粒子或銅納米簇的團聚，該銅納米簇在水溶液中具有良好的分散性。

該方法制備的銅納米簇水溶性良好，很強的紅色熒光，較高的量子產率。銅納米簇的熒光信號與環境溫度的變化成反比關系，重現性很好。噻唑藍比色法顯示，該方法制備的銅納米簇可以進入細胞質甚至細胞核，顯現很好的生物兼容性，借助激光掃描共聚焦熒光顯微鏡，顯示這種銅納米簇能監測MC3T3-E1癌細胞內的溫度變化(15-45℃)。鑒于該方法制備銅納米簇的條件溫和并且有很強的熒光特性，使其在活細胞傳感方面有好的應用前景。

一種熒光銅納米簇用于監測活細胞溫度的方法具體涉及谷胱甘肽功能化的銅納米簇的制備及其在監測活細胞溫度方面的應用，具體過程如下：

1、谷胱甘肽功能化的銅納米簇的制備：

將GSH?31mg和Cu(NO₃)₂6mg即4：1的摩爾比加入到5mL去離子水中，在室溫下(25℃)攪拌10min至形成白色的水凝膠，水凝膠再在80℃下攪拌30min，然后一滴滴加入1mol/L?NaOH溶液直至得到淡黃色透明溶液。待冷卻到室溫后，加入乙醇在6000rpm轉速下離心分離3次，取底部的沉淀物冷凍干燥得到GSH-CuNCs，可以長期儲存在冰箱使用。

2、谷胱甘肽功能化的銅納米簇水溶液用于活細胞溫度的監測：