[發(fā)明專利]一種基于石墨烯量子點的組裝微粒子材料及其制備方法以及應用

有效

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• 申請日: 2021-01-21
• 公開（公告）號: CN112924423B
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發(fā)明（設計）人: 樊春海;尼古拉斯·科托夫;渠志倍
• 申請（專利權）人: 上海交通大學;密歇根大學
• 主分類號: G01N21/64
• 分類號: G01N21/64
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 余永莉

本發(fā)明提供一種基于石墨烯量子點的組裝微粒子材料及其制備方法以及應用，制備方法包括以下步驟：A1：提供一種石墨烯量子點；A2：將0.01～1mg/mL石墨烯量子點溶液與0.01～1mg/mL的超氧化物歧化酶溶液混合均勻，然后向其中加入0.2～50mmol/L稀土離子溶液，室溫振蕩下孵育，超濾分離純化，即可制得一種石墨烯量子點?稀土?超氧化物歧化酶共組裝微粒子。本發(fā)明通過提供一種石墨烯量子點?稀土?超氧化物歧化酶共組裝微粒子，實現(xiàn)了液體或氣體中，特別是在生理體液及呼吸氣體等復雜生物樣品中微量一氧化氮分子含量的高靈敏檢測；并且該熒光操作簡單、樣品用量少、靈敏度高，適用于時間分辨熒光檢測。

技術領域

本發(fā)明屬于材料及生物檢測技術領域，特別是涉及一種基于石墨烯量子點的組裝微粒子材料及其制備方法以及應用。

背景技術

一氧化氮分子，分子式NO，是一種有未成對電子的自由基。作為代謝組學中重要的代謝產(chǎn)物及調(diào)節(jié)因子，一氧化氮分子在人體諸多生理及病理過程中扮演了信號分子的作用。例如：有關一氧化氮分子在心血管疾病中的信號調(diào)節(jié)作用的研究被授予1998年諾貝爾生理學及醫(yī)學獎。一氧化氮是重要的神經(jīng)遞質(zhì)分子，其在腦區(qū)中含量分布和抑郁癥、帕金森癥、阿爾茨海默癥等諸多神經(jīng)系統(tǒng)疾病高度相關。此外，一氧化氮分子還可作為細菌性肺炎、非典型肺炎等肺部感染和肺癌的指示分子，可以用于肺炎和肺癌的早期篩查。因此，對于生理體液(血液、腦脊液、唾液等)及呼吸氣體中一氧化氮分子的檢測對疾病診斷和早期篩查具有重要意義。

一氧化氮分子作為活性氮家族的重要成員，穩(wěn)定存在的半衰期較短，反應活性高，同時濃度極低。對于復雜組分中一氧化氮分子含量的高靈敏度檢測存在長期挑戰(zhàn)?，F(xiàn)在應用較廣泛的一氧化氮檢測方法主要為化學發(fā)光和熒光分析方法。其技術路線主要分為以下兩類。

化學發(fā)光法基于一氧化氮分子和臭氧分子反應的化學發(fā)光效應，化學方程式如下：

NO+O₃→NO₂+O₂+hν(I)

該化學發(fā)光法的檢測方法可參考文獻：Anal.Chem.1970,42,6,575–579。該方法具有較高的靈敏度，然而其檢測設備復雜性高，需要用到有毒有污染的臭氧氣體，限制了其在醫(yī)療健康領域的應用。

熒光分析法基于一氧化氮分子和DAF-2分子產(chǎn)生熒光產(chǎn)物的反應。DAF-2分子結構式如下圖所示，其本身無熒光。在一氧化氮存在下，氧化開環(huán)產(chǎn)生具有熒光的熒光素衍生產(chǎn)物。

該探針分子合成及檢測方法參考文獻：Anal.Chem.1998,70,13,2446–2453。該方法選擇性較高，也適用于細胞內(nèi)一氧化氮濃度的測定，但是其缺點是靈敏度不夠，檢測限僅為5nM。鑒于很多組織、體液及呼出氣體中的一氧化氮濃度均在5nM甚至1nM以下。該方法的靈敏度不足以在諸多體系中檢出一氧化氮分子的存在。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種基于石墨烯量子點的組裝微粒子材料及其制備方法以及應用，從而解決現(xiàn)有技術無法實現(xiàn)液體和氣體中低含量一氧化氮分子的高靈敏度檢測的問題。

為了解決上述技術問題，本發(fā)明采用以下技術方案：

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種基于石墨烯量子點的組裝微粒子材料的制備方法，包括以下步驟：A1：提供一種石墨烯量子點，配制0.01～1mg/mL石墨烯量子點溶液；A2：將適量0.01～1mg/mL石墨烯量子點溶液與適量0.01～1mg/mL的超氧化物歧化酶溶液混合均勻，然后向其中加入適量0.2～50mmol/L稀土離子溶液，室溫振蕩下孵育，采用半透膜超濾管超濾分離純化，即可制得一種石墨烯量子點-稀土-超氧化物歧化酶共組裝微粒子。

應當知曉的是，該石墨烯量子點-稀土-超氧化物歧化酶共組裝微粒子的制備在室溫下即可自發(fā)發(fā)生，該反應與石墨烯量子點、稀土、超氧化物歧化酶三者之間的比例并無直接影響關系。