一種具有高SERS效應(yīng)的核殼納米生物探針及制備和應(yīng)用，通過在小粒徑納米金表面組裝一段DNA序列及拉曼小分子后繼續(xù)在納米金核表面生成一定厚度的金殼，核殼之間存在一定尺寸的縫隙，拉曼小分子存在此縫隙中，并由于此結(jié)構(gòu)的特殊性而得到高效均一的SERS信號。拉曼小分子存在金核殼之間的固定尺寸的縫隙中，從而每個分子所在的區(qū)域即“熱點(diǎn)“區(qū)域產(chǎn)生的SERS信號基本一致，且有著很好的重復(fù)性。將制備的該探針表面組裝生物分子，可以特異性地識別靶細(xì)胞表面受體，可利用激光拉曼光譜儀對細(xì)胞進(jìn)行檢測及成像，同時所得到的表面增加拉曼散射值也將高效地反應(yīng)細(xì)胞表面受體的表達(dá)，另外此探針也可應(yīng)用于生物傳感器、生物分子檢測等研究領(lǐng)域。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
具有高SERS效應(yīng)的核殼納米金生物探針及制備和應(yīng)用
本專利技術(shù)屬于納米材料的功能化及應(yīng)用領(lǐng)域,涉及一種具有高SERS效應(yīng)的核殼納 米金生物探針的制備方法，可應(yīng)用于生物分子檢測及細(xì)胞成像等領(lǐng)域。
技術(shù)介紹
表面增強(qiáng)拉曼散射(SurfaceEnhanced Raman scattering, SERS)是指位于粗糖 金屬表面的小分子本身的拉曼信號得到增強(qiáng)的現(xiàn)象。這種現(xiàn)象已在表面科學(xué)、分析科學(xué)和 生物科學(xué)等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，為深入表征各種表面(界面)的結(jié)構(gòu)和過程提供分子水平 上的信息，如鑒別分子或離子在表面的鍵合、構(gòu)型和取向以及材料的表面結(jié)構(gòu)。關(guān)于SERS 的增強(qiáng)機(jī)制，雖然到目前仍存在爭議，但較為認(rèn)可的是電磁場增強(qiáng)機(jī)理，而該機(jī)理中涉及到 的“熱點(diǎn)”(hot spot)—般是指在一些納米粒子組成的聚集體中，相鄰的納米粒子之間的空 隙之處的區(qū)域。此區(qū)域的SERS效應(yīng)最強(qiáng)。如何能構(gòu)建高效均一含有更多的“熱點(diǎn)”的SERS 基底，已成為SERS研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。現(xiàn)在的研究中，構(gòu)建高效均一基底的常見方法有如下幾種1、金屬電極活性基底，這是目前使用較為廣泛的一種基底。通過電極表面進(jìn)行適當(dāng)?shù)?粗糙化處理，可以產(chǎn)生粗糙度基本處于宏觀粗糙度與亞微觀粗糙度范圍內(nèi)。這種方式的缺 點(diǎn)是多數(shù)金屬經(jīng)過處理后，表面粗糙尺度變化范圍較大，造成基底上個點(diǎn)表面增強(qiáng)效應(yīng)變 化很大，這種結(jié)構(gòu)上的不均一性直接影響了吸附分子的SERS光譜的穩(wěn)定性及數(shù)據(jù)的重現(xiàn) 性。2、化學(xué)刻蝕和化學(xué)沉積的活性基底，是通過強(qiáng)腐蝕性物質(zhì)把金屬表面的原子通過 化學(xué)反應(yīng)溶解掉來達(dá)到表面粗糙化的目的。這種方式的缺點(diǎn)是反應(yīng)條件較難控制、沉積的 時間、反應(yīng)的溫度、試劑的濃度等都對基底的粗糙度有影響。另外還有平板印刷技術(shù)、自助裝技術(shù)、有序組裝技術(shù)等來制備活性基底，但都存在 各自的缺點(diǎn)從而限制了 SERS技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用。
技術(shù)實現(xiàn)思路
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本專利技術(shù)提供一種具有高SERS效應(yīng)的核殼納米生物探 針的制備方法，除了本身具備納米材料的一切特性外，還能作為一種高效的拉曼探針應(yīng)用 于生物分子檢測及細(xì)胞成像等領(lǐng)域。一種具有高SERS效應(yīng)的核殼納米生物探針的制備方法，其特征在于，在小粒徑納 米金表面修飾一層小分子后，再進(jìn)行生長，在金核表面再形成一層金殼，金核殼之間縫隙間 存在具有拉曼信號的小分子，步驟如下(1)納米金核表面組裝DNA；(2)組裝混合物進(jìn)行老化處理；(3)離心洗滌后得到溶液I;(4)納米金核表面組裝小分子；(5)離心洗滌后得到溶液II；(6)納米金核表面進(jìn)行金殼的生長；(7)金核結(jié)構(gòu)離心洗滌；所述納米金核為粒徑5 15nm的納米金。步驟(I)所述組裝為納米金核中加入SH-polyA DNA，且終濃度為O.1 5 μ M，室溫輕微振蕩過夜。步驟(2)所述老化處理條件為加O. 01 1Μ，pH為7. 4的磷酸緩沖溶液(PB)，室溫條件350rpm/min振蕩30 120分鐘，后加入I 5M氯化鈉，終濃度為O.1 O. 15M，且分四次加入，間隔為30分鐘，室溫下350rpm/min振蕩過夜。步驟(3)、(5)所述離心洗滌條件為4°C，15000 12000rpm/min，20分鐘，三次，洗滌液為PB (IOmM, ρΗ7· 4)，后O.1M磷酸鹽緩沖液(PBS，ρΗ7· 4)重懸浮。步驟(4)所述納米金核表面組裝的是具有明顯特征峰的小分子，具體為2，3_ 二氮雜萘(PHTH)、5，5’-二硫雙(2-硝基苯甲酸)(DTNB)、花青類染料、熒光素異硫氰酸酯(FITC)、吡啶中的一種或其組合，組裝條件為1-100 UL, O.1 IM小分子溶液加入到 5 μ L 5mL溶液I中，室溫下350rpm/min振蕩，吸附2 3天。步驟(6)所述金殼的生長條件為溶液II中依次加入O.1 5%聚乙烯基吡咯烷酮水溶液(PVP)，鹽酸羥胺水溶液(NH20H*HC1)，0. 01 1%氯金酸水溶液(HAuC14)，混勻振蕩 I分鐘。步驟(7)所述金核結(jié)構(gòu)離心洗滌條件為20°C，3000 10000rpm/min，6分鐘，三次，洗滌液為Mill1-Q水，后10 1000 μ LMill1-Q水重懸浮。本專利技術(shù)還提供一種具有高SERS效應(yīng)的核殼納米金探針,所述核殼納米金探針粒徑為30 50納米，濃度為0.1 InM。本專利技術(shù)還提供一種具有高SERS效應(yīng)的核殼納米金探針在生物分子檢測及細(xì)胞成像領(lǐng)域的應(yīng)用，可得到高靈敏SERS信號。將制備的該探針表面組裝生物分子，可以特異性地識別靶細(xì)胞表面受體，利用激光拉曼光譜儀對細(xì)胞進(jìn)行檢測及成像所得到的表面增強(qiáng)拉曼散射信號也將高效地 反應(yīng)細(xì)胞表面受體的表達(dá)。其應(yīng)用過程如下(1)堿性溶液調(diào)整核殼納米金溶液pH:堿性溶液為0.1 2M氫氧化鈉、碳酸鉀(K2C03)、 或碳酸氫鉀(KHCO3)、或碳酸氫鈉(NaHCO3)中的一種，將溶液pH值調(diào)整為8 10 ;(2)加入生物分子，在其表面進(jìn)行組裝生物分子為蛋白質(zhì)(抗體)、或多肽、或DNA (aptamer);組裝條件為室溫30 120分鐘；(3)離心洗滌4°C，3000-10000rpm/min，5min，三次，洗滌液為Mill1-Q 水；(4)與生物分子的靶物質(zhì)共培養(yǎng)靶物質(zhì)為細(xì)胞、蛋白質(zhì)(抗體)、DNA序列中的一種。本專利技術(shù)通過在小粒徑納米金表面組裝一段DNA序列及拉曼小分子，通過還原法在金核表面生成一定厚度的金殼，核殼之間存在一定尺寸的縫隙，拉曼小分子就存在此縫隙中，并由于此結(jié)構(gòu)的特殊性而得到高效的SERS信號。本專利技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是拉曼小分子存在金核殼之間的固定尺寸的縫隙中，從而每個分子所在的區(qū)域即“熱點(diǎn)”區(qū)域產(chǎn)生的SERS信號基本一致，且有著很好的重復(fù)性。殼納米金生物探針結(jié)構(gòu)將大大增強(qiáng)小分子的拉曼信號。將制備的該探針表面組裝生物分子，可以特異性地識別靶細(xì)胞表面受體，可利用激光拉曼光譜儀對細(xì)胞進(jìn)行檢測及成像，同時所得到的表面增加拉曼散射值也將高效地反應(yīng)細(xì)胞表面受體的表達(dá)。附圖說明圖1為使用不同拉曼小分子制備的核殼納米金探針的拉曼光譜圖。圖a 為 DTNB，圖 b 為 Cy3。圖2是附著PHTH小分子的核殼納米金生物探針應(yīng)用于細(xì)胞檢測時細(xì)胞表面隨機(jī)選取數(shù)點(diǎn)進(jìn)行拉曼檢測所得的光譜圖。a線為使用該專利技術(shù)中探針?biāo)霉庾V圖，b線為小分子吸附在納米金表面與細(xì)胞作用后所得光譜圖，c線為無探針與細(xì)胞相作用時所得光譜圖。圖3是在PHTH特征峰處，該核殼納米金探針與納米金_小分子探針的SERS效應(yīng)比較結(jié)果。具體實施方式實施例1 :100 μ L，IOnM粒徑為15nm的納米金中加入4 μ L，100 μ M SH-polyA DNA,室溫輕微振蕩過夜；后加入老化液O.1M PB(pH7. 4)溶液10 μ L，室溫條件350rpm/min振蕩30min，后加入 2M NaCl 2(^1^，分四次加入，間隔為3011^11，室溫下350rpm/min振蕩過夜；4°C，12000rpm/ min，20min條件下進(jìn)行離心洗滌三次，洗滌液為IOmMPB，后ImLO.1M PBS重懸浮；100yL O.1M PHTH小分子溶液加入到500 μ L上述溶液中，室溫下350rpm/min振蕩，吸附2_3天。 取 100 μ L 上述溶液然后加入 50 本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種具有高SERS效應(yīng)的核殼納米生物探針的制備方法，其特征在于，在小粒徑納米金表面修飾一層小分子后，再進(jìn)行生長，在金核表面再形成一層金殼，金核殼之間縫隙間存在具有拉曼信號的小分子，步驟如下：納米金核表面組裝DNA；組裝混合物進(jìn)行老化處理；離心洗滌后得到溶液Ⅰ；納米金核表面組裝小分子；離心洗滌后得到溶液Ⅱ；納米金核表面進(jìn)行金殼的生長；金核結(jié)構(gòu)離心洗滌。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種具有高SERS效應(yīng)的核殼納米生物探針的制備方法，其特征在于，在小粒徑納米金表面修飾一層小分子后，再進(jìn)行生長，在金核表面再形成一層金殼，金核殼之間縫隙間存在具有拉曼信號的小分子，步驟如下納米金核表面組裝DNA ；組裝混合物進(jìn)行老化處理；離心洗滌后得到溶液I;納米金核表面組裝小分子；離心洗滌后得到溶液II ；納米金核表面進(jìn)行金殼的生長；金核結(jié)構(gòu)離心洗滌。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述具有高SERS效應(yīng)的核殼納米生物探針的制備方法，其特征在于，所述納米金核為粒徑5 15nm的納米金。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述具有高SERS效應(yīng)的核殼納米生物探針的制備方法，其特征在于，步驟(I)所述組裝為納米金核中加入SH-polyA DNA,且終濃度為O.1 5 μ M，室溫輕微振蕩過夜。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述具有高SERS效應(yīng)的核殼納米生物探針的制備方法，其特征在于，步驟(2)所述老化處理條件為加O. 01 1Μ，ρΗ為7. 4的磷酸緩沖溶液(PB)，室溫條件350rpm/min振蕩30 120分鐘，后加入I 5M氯化鈉，終濃度為O.1 O. 15M，且分四次加入，間隔為30分鐘，室溫下350rpm/min振蕩過夜。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述具有高SERS效應(yīng)的核殼納米生物探針的制備方法，其特征在于，步驟(3)、(5)所述離心洗滌條件為4°C，15000 12000rpm/min，20分鐘，三次，洗滌液為PB (10mM，pH7. 4)，后O.1M磷酸鹽緩沖液(PBS，pH7. 4)重懸浮。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述具有高SERS效應(yīng)的核殼納米生物探針的制備方法，其特征在于，步驟(4)所述納米金核表面組裝的是具有明顯特征峰的小分子，具體為2，3-二氮雜萘(PHTH)、5，5’ - 二硫雙(2-硝基苯甲酸)(DTNB)、花青類染料、熒光素異硫氰酸酯(FITC)、批啶中的一種或其組合，組裝條件為...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：顏娟，宋世平，樊春海，何丹農(nóng)，
申請(專利權(quán))人：上海納米技術(shù)及應(yīng)用國家工程研究中心有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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