[发明专利]一种SiO2–DNA纳米材料及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于纳米荧光探针领域，具体涉及一种SiO₂–DNA纳米材料及其制备方法和应用。

背景技术

荧光检测技术具有高灵敏度、低噪音以及较宽的动态范围等众多优点，但是，以前的荧光探针往往存在着某些缺点，比如说它们往往随着浓度的不同表现出微小的stokes位移导致其荧光强度为非线性变化，或者在聚集时发生聚集荧光猝灭现象，影响其检测过程，这些缺点的存在大大缩少了普通荧光探针的应用范围，聚集诱导发光(AIE)现象的发现为解决这一问题提供了一种途径。首先，具有AIE性能的分子其在聚集状态不会发生荧光猝灭；其次，大部分AIE分子的荧光光谱并不会随着其浓度的变化而发生位移；再次，AIE荧光探针采用的是一种turn-on的机理，其敏感性相对较高。荧光纳米材料在新功能材料研发、生物医药、环境保护与污染治理等方向都有显著地应用前景。

另外，SiO₂-AIE具有良好的生物相容性，优异的化学惰性，稳定的光学性质，发光强度高。在生物医学工程、电子学、催化工程等方面一直被广泛应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷，提供一种新型SiO₂–DNA纳米材料及其制备方法和应用。

本发明采用的技术方案如下：

一种SiO₂–DNA纳米材料，DNA单链包覆在氨基化SiO₂纳米球表面，所述氨基化SiO₂纳米球的粒径为60～200nm，所述DNA的序列为5'-ATGCTATAATATTAAT-3'。

一种所述SiO₂–DNA纳米材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)取正硅酸乙酯TEOS加入氨水和无水乙醇的混合体系中，室温搅拌12～48小时，再加入氨丙基三乙氧基硅烷APTES，剧烈搅拌10～20小时，离心、洗涤得氨基化二氧化硅纳米球；

(2)将氨基化二氧化硅纳米球分散，加入ss-DNA，经孵育后加入缓冲溶液进行离心处理，所得上清液去除分散的ss-DNA后，再加入缓冲溶液重新分散即可。

所述步骤(1)中TEOS与氨水的体积比为1～2:1，TEOS与无水乙醇的体积比为0.05～ 0.2:1，TEOS与APTES的体积比为1:20～200。

所述步骤(1)中洗涤为采用乙醇与去离子水洗涤多次。

所述步骤(2)中氨基化二氧化硅纳米球的浓度为0.2～0.5mg/mL，ss-DNA的浓度为50～ 150nM，氨基化二氧化硅纳米球与ss-DNA的体积比为1.5～2.5:1。

所述步骤(2)中孵育温度为10～50℃，时间为10～60分钟，离心时间为5～30分钟。

一种所述SiO₂–DNA纳米材料在荧光生物传感器中的应用，将其用于检测前列腺抗原 PSA。先在含SiO₂–DNA纳米材料的缓冲溶液中加入一系列浓度的PSA进行培养，再加入 AIE分子进行培育，然后放入荧光仪中进行检测。该荧光生物传感器是利用PSA与DNA链进行特异性结合，使得SiO₂球表面暴露出正电荷，带负电荷的AIE分子聚集到SiO₂球表面，实现聚集诱导发光，对体系的荧光信号进行测定。

其中，合成AIE分子的具体过程参见文献：H.Tong,Y.Hong,Y.Q.Dong,M.H.1ussler,Z. Li,J.W.Y.Lam,Y.Dong,H.H.-Y.Sung,I.D.Williams,and B.Z.Tang,J.Phys.Chem.B.,2007, 111,11817-11823.

本发明所述纳米材料具有良好的生物相容性、绿色无污染、发光强度高且不容易发生荧光猝灭等特点，从而可作为荧光探针应用于生物体系，由于DNA链包覆在SiO₂纳米球表层，前列腺抗原与DNA链进行碱基互补配对，可实现荧光探针定量检测前列腺抗原。