具有增強拉曼和熒光信號的檢測微針制造技術(shù)

本實用新型專利技術(shù)公開了一種具有增強拉曼和熒光信號的檢測微針及其制備方法，其特征在于將醫(yī)用針灸針作為制備基礎(chǔ)，在微針的針身和針尖部分的表面覆蓋有具有增強拉曼和熒光信號的金屬納米材料層以及高分子材料層。檢測微針的結(jié)構(gòu)包括：表面巰基和氨基化的微針、金屬納米粒子層、高分子材料層。直徑為20-1000nm的金屬納米粒子通過共價鍵或靜電吸附作用包覆在針灸針表面。高分子層覆蓋在最外層保護金屬納米粒子。利用檢測微針的特點可以進行體外樣品的拉曼和熒光檢測，也可以進行生物體內(nèi)的微創(chuàng)取樣及拉曼和熒光檢測。本實用新型專利技術(shù)可以為體內(nèi)和體外的實驗研究、臨床診斷及大樣本篩查提供快速超靈敏檢測新方法。（*該技術(shù)在2021年保護過期，可自由使用*）

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本技術(shù)涉及ー種功能型檢測微針
，更具體地，具有增強拉曼和熒光信號的檢測微針。
技術(shù)介紹
監(jiān)測內(nèi)源或外源分子在靶器官中的分布比測定他們在血液中的濃度更有意義，包括理解生理機制如神經(jīng)信號傳導(dǎo)和評價藥物生物利用度如癌癥化療等領(lǐng)域。傳統(tǒng)的原位分析方法由于其侵入性或復(fù)雜的樣品制備，不能完全滿足這種監(jiān)測要求。拉曼光譜技術(shù)可以提供基于分子振動的化學和物理信息，因為拉曼檢測時不需考慮樣品的狀態(tài)，溫度，形態(tài)和大小等物理狀態(tài)，所以該技術(shù)是理想的實時原位監(jiān)測生物樣品的技木。通過對納米材料 進行設(shè)計和制造可以使納米材料具有表面增強拉曼散射(SERS)效應(yīng)，在樣品濃度較低時仍能得到強度較高的增強拉曼信號，因此這些納米材料常被作為定性或半定量的超靈敏檢測分析工具。目前科學家就使用拉曼光譜檢測體內(nèi)的目標分子已進行許多嘗試，但如何獲得活體樣本相關(guān)的表面增強拉曼光譜數(shù)據(jù)仍然是ー個很大的挑戰(zhàn)。例如，如何在不損壞機體和材料的情況下，植入并取出具有增強拉曼信號的材料，如何避免機體對具有增強拉曼信號的材料產(chǎn)生的免疫反應(yīng)，以及如何在活體中收集可分辨的增強拉曼信號。另外在一般情況下，紅外激光器往往作為激發(fā)源，它可以幾乎無衰減的穿透ー些生物組織，但相應(yīng)的拉曼信號卻很難穿透這些組織。因此如何得到一定深度的皮下組織的增強拉曼信號也是ー個不容忽視的問題。在中醫(yī)中通過將針灸針插入人體來進行治療的方法已使用了幾千年，它的主要特點是治療過程中的微創(chuàng)性，所以針灸針是ー種出入人體的理想的微創(chuàng)的工具。在這里，針灸針被用作載體荷載具有增強拉曼和熒光信號的活性納米材料形成出入人體的檢測微針。當微針進入體內(nèi)或組織時，組織液會擴散到金納米殼之間的間隙內(nèi)，當微針被拔出時可以將組織液中的待測分子攜帯出來。體外的表面增強拉曼光譜檢測可避免增強拉曼信號在組織中的衰減，同時根據(jù)檢測微針刺入的深度可以得到一定深度的皮下組織的增強拉曼信號。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本技術(shù)將醫(yī)用針灸針作為檢測微針的制備主體，利用檢測探針針身覆蓋的金屬納米材料的增強拉曼和熒光信號的作用測定探針表面生物分子的拉曼和熒光信號，專利技術(shù)ー種可用于體外和體內(nèi)的快速微創(chuàng)的檢測方法。技術(shù)問題本技術(shù)的目的是提供ー種具有增強拉曼和熒光信號的檢測微針，具有用于體內(nèi)或體外分子拉曼和熒光檢測的特點。技術(shù)方案本技術(shù)采用如下技術(shù)方案本技術(shù)所述的具有增強拉曼和熒光信號的檢測微針，包括依次連接的針柄、針身及針尖，在針身及針尖的表面上覆蓋有金屬納米材料層，在金屬納米材料層上包覆有高分子材料層，所述的金屬納米材料粒徑為20-1000nm。有益效果與現(xiàn)有技術(shù)相比，本技術(shù)具有如下優(yōu)點(I)本項目利用結(jié)構(gòu)均一的納米粒子構(gòu)建增強拉曼和熒光信號的納米結(jié)構(gòu)，有利于獲得增強因子一致的納米結(jié)構(gòu)，最大程度上提高檢測信號；通過在納米粒子表面修飾不同的功能分子可進行特異性檢測，也可以用于體內(nèi)不同分子的特異性微創(chuàng)檢測。(2)基于納米聚集體的拉曼增強效應(yīng)，建立快速超靈敏的檢測方法，不需對樣品進行濃縮等前處理直接進行分析，可以降低試劑的消耗和縮短檢測的時間。 (3)利用檢測微針的特性在活體微創(chuàng)檢測時可以提供目標分子的在皮下組織的深度分布信息，這是其他活體分析技術(shù)所難以具備的。附圖說明圖I是ー種具有增強拉曼和熒光信號的檢測微針結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是ー種具有增強拉曼和熒光信號的檢測微針制備示意圖。圖3是ー種具有增強拉曼和熒光信號的檢測微針針身A-A橫截面示意圖。圖4是檢測微針表面吸附了金屬納米材料層的電鏡圖。圖5是檢測微針表面的金屬納米材料的電鏡圖。圖6是用檢測微針檢測尼羅藍A的拉曼光譜圖。具體實施方式實施例Iー種具有增強拉曼和熒光信號的檢測微針，如圖I所示，檢測微針包括依次連接的針柄13、針身12及針尖11。如圖3所示，在針身12及針尖11的表面上覆蓋有金屬納米材料層2，在金屬納米材料層2上包覆有高分子材料層3。所述的金屬納米材料粒徑為20-1000nm，參見圖5，針身和針尖表面覆蓋有1_2層金納米粒子層，金納米粒子直徑為180nm。在本實施例中，所述高分子材料層為聚苯こ烯層、聚乳酸層、聚氨酯層或聚こ烯丙綸層中的ー種。所述金屬納米材料層可以是下列之一I)金屬納米材料層為金納米粒子層、銀納米粒子層、銅納米粒子層或鉬納米粒子層；2)金屬納米材料層為球形復(fù)合納米粒子層，所述的球形復(fù)合納米粒子層為金、銀、銅和鉬的兩種或兩種以上的金屬復(fù)合納米粒子層。3)金屬納米材料層為球形的核殼結(jié)構(gòu)的復(fù)合納米粒子層，所述的球形的核殼結(jié)構(gòu)的復(fù)合納米粒子層包括銀核金殼復(fù)合納米粒子層、銅核金銀復(fù)合殼納米粒子層、銅核金銀雙層殼納米粒子層。4)金屬納米材料層為非金屬的SiO2核金殼、銀殼、銅殼、鉬殼或復(fù)合殼納米粒子層，所述的復(fù)合殼納米粒子為金、銀、銅和鉬中的兩種或兩種以上金屬復(fù)合的殼納米粒子。實施例2ー種具有增強拉曼和熒光信號的檢測微針的制備方法，步驟如下步驟I)在微針的針身和針尖表面至少修飾氨基、醛基、羧基和羥基中的ー種基團；步驟2)將步驟I的針身和針尖插入濃度為IO8-IO18個粒子/升的金屬納米粒子懸浮液中靜置12-48小時后，取出微針即可；步驟3)將步驟2處理后的針身和針尖插入高分子溶液中的高分子質(zhì)量與溶液體積比為O. 1-10%的高分子溶液中靜置1-60秒后，取出即得檢測微針。實施例3 —種具有增強拉曼和熒光信號的檢測微針的制備在檢測微針的針身和針尖表面修飾巰基得功能化的微針(修飾巰基的方法在本領(lǐng)域是已知的)，調(diào)節(jié)金納米粒子懸浮液使其濃度為1X108_18個/升。再將功能化的微針在金納米粒子懸浮液中靜置12-48小時后取出。由于微針表面的巰基和金納米粒子的化學鍵作用，金納米粒子會吸附在針灸針表面，如圖5所示，形成1-2層結(jié)構(gòu)均一的、有增強拉曼和熒 光信號的納米結(jié)構(gòu)。參見圖2，金屬納米粒子層通過巰基或羥基等基團能夠與針身和針尖表面相連接。再將微針的覆蓋有金納米粒子的部分插入質(zhì)量與體積比O. 1-10%的聚苯こ烯溶液中靜置1-60秒后，取出室溫放置即可。形成的聚苯こ烯層可以在插入和取出針的過程中保護金納米粒子不被摩擦棹。實施例4具有增強拉曼和熒光信號的檢測微針在體外檢測中的應(yīng)用——表面增強拉曼信號將表面未經(jīng)過任何處理的微針和上述制備的微針同時浸泡在濃度為I微摩爾/升的尼羅藍A溶液中，浸泡30分鐘后取出，洗滌，拉曼光譜儀測定兩根微針表面的拉曼信號。所用方法在本領(lǐng)域是已知的，并且可以加以利用。參考圖6，曲線I為表面未經(jīng)任何處理的微針表面的尼羅藍A分子的拉曼信號，曲線2表示上述制備的微針表面的尼羅藍A分子的拉曼信號，可以看出微針未經(jīng)處理時不具備放大拉曼信號的功能，而表面吸附有金屬納米粒子層的微針可以增強分子的拉曼信號。實施例5具有增強拉曼和熒光信號的檢測微針在體外檢測中的應(yīng)用——核酸檢測(拉曼信號)將上述制備的微針浸泡在10微升巰基化核酸探針分子(10納摩爾/升)，4°C過夜，洗去未反應(yīng)的核酸探針分子。再將該微針插入待測溶液中，72°C雜交5分鐘，再熱循環(huán)處理3次(60°C /4°C)o 37°C再加入核酸內(nèi)切酶處理5分鐘，洗滌，拉曼光譜儀測定核酸特征信號。所用方法在本領(lǐng)域是已知的，并且可以加以利用。實施例6具有增強拉曼和熒光信號的微針在體外檢測中的應(yīng)用——蛋白檢測(拉曼信號)本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種具有增強拉曼和熒光信號的檢測微針，包括：依次連接的針柄（13）、針身（12）及針尖（11），其特征在于，在針身（12）及針尖（11）的表面上覆蓋有金屬納米材料層（2），在金屬納米材料層（2）上包覆有高分子材料層(3)，所述的金屬納米材料粒徑為20？1000nm。

【技術(shù)特征摘要】
2011.05.18 CN 201120161868.11.ー種具有增強拉曼和熒光信號的檢測微針，包括依次連接的針柄(13)、針身(12)及針尖(11)，其特征在于，在針身(12 )及針尖(11)的表面上覆蓋有金屬納米材料層(2 )，在金屬納米材料層(2)上包覆有高分子材料層...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：董健，陶琴，許蓓蓓，唐棟梁，郭明德，袁倩倩，
申請(專利權(quán))人：東南大學，
類型：實用新型
國別省市：