[发明专利]酶基复合纳米探针及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种酶基复合纳米探针及其制备方法和应用。所述酶基复合纳米探针为纳米核壳结构，其核体包括上转换纳米粒，用于包覆所述核体的壳层的材料包括用于包覆所述核体的油酸层、与所述油酸层结合的两亲性聚合物，在所述油酸层与两亲性聚合物共同构成的疏水区域还负载有氧气敏感荧光分子，在两亲性聚合物上还结合有D‑氨基酸氧化酶基团。所述酶基复合纳米探针通过所含的核体和壳层之间的协同增效作用，有效整合近红外光体内检测效果好和D‑氨基酸氧化酶基团特异性高的优点，赋予其灵敏度高、特异性强、非入侵等优点，从而实现体内D‑氨基酸的高效检测。另外，所述酶基复合纳米探针结构稳定，性能稳定，且其制备方法工艺条件可控，制备的酶基复合纳米探针性能稳定。

技术领域

本发明涉及一种纳米探针材料技术领域，具体涉及一种酶基复合纳米探针及其制备方法和应用。

背景技术

众所周知，氨基酸是生命体系中地位举足轻重的有机化合物。长久以来，科学家一直认为在高等生物中仅存在L-氨基酸，其对映异构体D-氨基酸则仅存在于细菌等低等微生物中。但随着检测技术的进步和研究的深入，研究者陆续在哺乳动物和人类的中枢神经系统、肝脏和胃液中检测到多种D-氨基酸。更有意义的是，越来越多的研究显示，D-氨基酸在多种神经疾病发生发展、神经递质分泌等过程中扮演重要角色，而且还是早期胃癌的标志物之一。因此，在活体中检测D-氨基酸具有重要意义。

传统D-氨基酸检测技术主要为基于仪器的物理方法，包括高效液相色谱、气相色谱和毛细管电泳等。但这些基于仪器的检测方法常需要复杂的前处理过程和昂贵的手性耗材，导致检测结果误差大、成本高、耗时长。为克服以上不足，研究者们着力于开发更为特异性的检测方法，以期减少前处理过程，降低成本，提高检测准确度。

研究发现，在生物体中，存在一种能特异性识别并催化D-氨基酸氧化的酶，也即是D-氨基酸氧化酶。经酶促反应，D-氨基酸被氧化，同时消耗氧气，产生过氧化氢和铵离子。D-氨基酸氧化酶对底物具有高度的立体选择性，仅能识别D-氨基酸，不能识别L-氨基酸，因此是特异性检测D-氨基酸的理想工具。受以上特性启发，别具匠心的研究者们开发了多种基于D-氨基酸氧化酶的电化学检测策略，用于D-氨基酸特异性检测。相比于基于仪器的物理方法，这些D-氨基酸检测策略有效减少了前处理过程，改善了检测的便捷性和特异性，但是这些探针仍无法用于体内或者需要将电极植入体内，临床操作面临严峻挑战。

另外，由于光学探针具有成本低、安全性好、灵敏度高等优点，研发者也在尝试研发光学探针用于D-氨基酸检测，如可通过紫外/可见光区的荧光或者吸光度信号快速检测D-氨基酸。但目前这些基于紫外/可见光的光学探针仍面临光子体内穿透深度受限的瓶颈问题，对于解决D-氨基酸相关神经科学或者肿瘤学问题的贡献十分有限。因此，探索和开发一种具有体内D-氨基酸检测能力的荧光探针一直是当前本领域努力解决的技术难题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种酶基复合纳米探针及其制备方法和应用，以解决现有光学探针用于检测体内D-氨基酸时存在的光子体内穿透深度受限的瓶颈技术问题。

为了实现上述发明目的，本发明的一方面，提供了一种酶基复合纳米探针。所述酶基复合纳米探针为纳米核壳结构，其核体包括上转换纳米粒，用于包覆所述核体的壳层的材料包括用于包覆所述核体的油酸、与所述油酸结合的两亲性聚合物，在所述油酸层与两亲性聚合物共同构成的疏水区域还负载有氧气敏感荧光分子，在两亲性聚合物上还结合有D-氨基酸氧化酶基团。

本发明的另一方面，提供了一种酶基复合纳米探针的制备方法。所述酶基复合纳米探针的制备方法包括如下步骤：

将油酸包裹的上转换纳米粒与两亲性聚合物进行混合处理并分离纯化，得到水溶性上转换纳米粒；

将所述水溶性上转换纳米粒与氧气敏感荧光分子进行混合处理并分离纯化，得到载氧气敏感荧光分子的上转换纳米粒；