[发明专利]一种基于新型二维材料黑磷的化学及生物物质探测方法

说明书

一种基于新型二维材料黑磷的化学及生物物质探测方法,属于荧光技术与生物光子学技术领域。根据需要配制相应的不同浓度的荧光探针试剂，用荧光分析装置测这些溶液均有荧光信号；再配制黑磷与荧光探针的混合溶液，荧光信号变微弱；将前面所述的加入黑磷后荧光变弱的溶液与待测溶液混合后荧光逐渐恢复，据此进行探测。所用的溶剂可以为PBS，也可以为细胞培养基，或者其他能够使体系的荧光性能保持稳定的缓冲液。黑磷的表面积体积比大于石墨烯，于是结合化学或生物物质的能力更强；其次黑磷比石墨烯易降解，黑磷在磷酸盐缓冲液中容易降解为无毒的磷酸盐和磷酸酯。

技术领域

本发明中涉及到一种利用新型二维材料黑磷来探测化学及生物物质的技术，属于荧光技术与生物光子学技术领域，尤其是对肿瘤细胞的探测。

背景技术

2009年C.-H.Lu等人提出了利用二维材料氧化石墨烯实现对生物分子的探测。在该技术中，用DNA单链搭载一种荧光素分子，将这一结合物命名为P1，用特定波长的光激发P1时，将向外辐射荧光。当向P1的溶液中加入氧化石墨烯溶液时，P1与氧化石墨烯结合(P1-GO)，此时再用特定波长光激发时，荧光辐射特别微弱，这说明了氧化石墨烯对荧光有淬灭作用。之后，将P1-GO结合物加入到特定DNA单链(这一DNA单链可以与P1中的DNA单链匹配形成DNA双螺旋结构)溶液中，再用特定波长光激发，又出现了较好的荧光辐射。这一现象说明，DNA双螺旋结构的形成同时伴随着荧光素从氧化石墨烯上的逃逸，也说明DAN单链之间的结合强度要强于DAN与氧化石墨烯之间的结合。同时研究人员还将P1-GO加入到其他的DNA单链溶液中，发现荧光的恢复效果并不好，这说明这一结合物可以实现对特定DNA分子的探测，并且当目标分子与其他分子同时存在时，荧光依然可以恢复，这也说明干扰成分的存在并不影响对目标分子的探测。实验研究也发现，氧化石墨烯的浓度越高对荧光的淬灭效果越好，溶液中目标分子的浓度越高荧光强度的恢复也越好。之后，C.-H.Lu等人为了说明这一探测技术的普遍性，又利用这一技术探测蛋白质，合成DNA-荧光素的结合物(此处的DNA可以有效的识别凝血酶)，然后重复与DNA分子识别相同的步骤，最终实现了对特定蛋白质的识别。在探测DNA分子的技术中，主要利用了单链DNA之间的相互匹配作用；在探测蛋白质分子的技术中，主要是利用了特定DNA对特定蛋白质的识别作用；在探测其他分子的时候也利用同样的原理，一种物质对一种物质的特定识别或者结合功能。本技术的核心在于黑磷对荧光的淬灭作用。在此技术的基础上，我们利用新型材料黑磷与石墨烯的相似性，做了利用黑磷探测化学及生物物质的实验。

发明内容

本发明是一种基于新型二维材料黑磷的特定化学及生物物质探测方法，这种探测方法包括以下几点：(1)带有荧光标记的适配体；(2)探测溶剂的选取，可以为PBS，也可以为细胞培养基，或者其他能够使体系的荧光性能保持稳定的缓冲液，列举的细胞实验中用的是磷酸盐缓冲液(PBS)(3)待测化学或生物物质的处理；(4)待测化学或生物物质探测的具体实施方法；(5)此探测方法的探测范围涉及到化学污染物，农药，核酸、蛋白质、细胞、生物分子等众多物质。

具体包括以下步骤：

步骤(1)，组建荧光探针，根据需要配制不同浓度的荧光探针试剂，用荧光分析装置测这些溶液均有荧光信号；再配制黑磷与荧光探针的混合溶液，混合溶液中黑磷的最终浓度以及荧光探针的最终浓度都可以根据具体的实验方案进行具体的调节，此时在荧光分析装置上测荧光时，荧光信号变微弱，说明黑磷对荧光有淬灭作用。

步骤(2)，进行待测化学或生物物质的探测实验，将前面所述的加入黑磷后荧光变弱的溶液与待测的化学或生物物质混合后荧光逐渐恢复，说明了这种方法可以实现化学及生物物质的探测。若荧光逐渐有所恢复则待测溶液中存在与荧光探针试相匹配结合的物质，若荧光不恢复则待测溶液中不存在与荧光探针试相匹配结合的物质，以此可以定量或定性检测化学或生物物质。