[发明专利]复合型硅壳结构的荧光纳米探针及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于纳米材料学和生物分析化学领域，具体涉及一种生物功能化的罗丹明染料/纳米金/二氧化硅复合型硅壳结构的荧光纳米探针及其制备方法和应用。

背景技术

罗丹明染料(如罗丹明B、罗丹明6G)具有强烈的荧光，被广泛应用于各种生物分析技术中，包括生物大分子的荧光标记、荧光免疫分析检测及靶向荧光成像等。其中，罗丹明染料在荧光标记技术中的应用备受关注。

利用荧光染料作为标记物已经在生物医学的许多领域，特别是细胞标记和成像中得到广泛的应用。随着研究的进一步深入，要求检测灵敏度进一步的提高，荧光染料由于其标记效率低、光稳定性差和相对低的荧光强度等缺点已经限制了其在该领域的应用和发展。随之而发展起来的硅壳型荧光纳米粒子，由于其克服了荧光染料的光稳定性差和相对低的荧光强度等缺点，成为新一代最具有发展前景的荧光标记物之一。

表面修饰上特异性生物分子的硅壳型荧光纳米探针与光学成像技术相结合，可以实现对标记分子的靶向观测。但现有的以罗丹明染料直接标记的探针普遍存在荧光效率低，光稳定性差，染料易泄露等缺点。

发明内容

针对现有的荧光纳米探针的缺限与不足，本发明的目的是提供一种荧光效率高，粒径可控，工艺简单，稳定性好的复合型硅壳结构的荧光纳米探针及其在生物医学领域中的应用。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种复合型硅壳结构的荧光纳米探针，是以复合型硅壳结构的荧光纳米粒子为基质材料，其表面偶联了生物分子；

所述复合型硅壳结构的荧光纳米粒子的外壳成分为二氧化硅，荧光内核是由纳米金及其表面包裹的罗丹明染料组成。

为更好的实现本发明的技术方案：

上述纳米金的粒径优选为25±5nm，复合型硅壳结构的荧光纳米粒子的粒径优选为60±10nm。

上述生物分子可以是具有生物功能的小分子药物、氨基酸、多肽、蛋白质、核苷酸或核酸等类别以及生物标记领域公知的其他分子，并完全可以利用公知的技术标记上述复合型硅壳结构的荧光纳米粒子得到。

本发明还提供了上述复合型硅壳结构的荧光纳米探针的制备方法，具体包括以下步骤：

(1)复合型硅壳结构的荧光纳米粒子的制备：

a.在纳米金溶液中，按纳米金与罗丹明染料的摩尔比为1:1-4加入罗丹明染料溶液，反应持续6-12h，得到包裹了染料的纳米金溶液，称为反应液；

b.在磁力搅拌下加入氨水到a.得到的反应液中，调节溶液的pH值在10-11之间；

c.向b.得到的反应液中按纳米金与正硅酸乙酯的摩尔比为1:1-6加入正硅酸乙酯的乙醇溶液，在磁力搅拌下反应12-24h，即可得到所述复合型硅壳结构的荧光纳米粒子；

(2)步骤(1)所得荧光纳米粒子的氨基化：在磁力搅拌下，将复合型硅壳结构的荧光纳米粒子和氨基丙基三甲氧基硅烷的乙醇溶液以摩尔比为100-500:1的比例反应12-24h，即可得到氨基化的复合型硅壳结构的荧光纳米粒子；

(3)连接生物分子：将氨基化的荧光纳米粒子与生物耦连剂以摩尔比为1-4:1的比例相混合，再加入待连接的生物分子(1.0-10.0mg/ml)，在4℃下避光孵育6-12h；离心过滤，并将标记上生物分子的荧光纳米粒子重新分散在磷酸盐缓冲溶液(pH7.0-7.8)中，即可到连接上生物分子的荧光纳米探针，于4℃以下贮存。

所述步骤(1)中，所述纳米金溶液的摩尔浓度优选为1.0×10^-6-5.0×10^-6mol/L；所述罗丹明染料溶液的摩尔浓度优选为5.0×10^-6-1.0×10^-5mol/L；所述正硅酸乙酯的乙醇溶液的摩尔浓度优选为1.0×10^-3-5.0×10^-3mol/L；所述纳米金的粒径优选为25±5nm；所述复合型硅壳结构的荧光纳米粒子的粒径优选为60±10nm。

所述步骤(2)中，所述氨基丙基三甲氧基硅烷的乙醇溶液的摩尔浓度优选为1.0×10^-3-5.0×10^-3mol/L。

所述步骤(3)中，所述生物耦连剂可以是本领域常用的偶联剂，但优选乙基3-(3-二甲氨基)碳二亚胺盐酸盐，其摩尔浓度范围优选0.1-1.0mol/L。