[发明专利]一种高选择性检测谷胱甘肽的碳点-二氧化锰纳米荧光探针的制备方法及其应用

说明书

一种高选择性检测谷胱甘肽的碳点‑二氧化锰纳米荧光探针的制备方法及其应用，属于纳米探针分析领域，本发明设计了一种荧光启动平台，使用CDs‑MnO₂NPs来高选择性地检测谷胱甘肽和识别癌细胞。由于MnO₂具有较高的光学吸光度，荧光共振能量转移可有效抑制CDs的荧光。此外，引入GSH可以使MnO₂分解为Mn²⁺，从而使CDs荧光恢复。探针对GSH有较高的响应，而对Hcy和Cys无响应，使得探针能够通过荧光将GSH与Cys/Hcy区分。同时，利用CDs‑MnO₂ NPs荧光探针对活细胞进行可视化观察，并能将Hela癌细胞与PC12正常细胞区分开来，在肿瘤细胞刺激响应生物成像方面具有巨大潜力。

技术领域

本发明属于纳米探针分析领域，具体涉及一种高选择性检测谷胱甘肽的碳点-二氧化锰纳米荧光探针的制备方法及其应用。

背景技术

生物硫醇，包括谷胱甘肽(GSH)、半胱氨酸(Cys)和同型半胱氨酸(Hcy)，在维持生物系统适当的氧化还原状态中起着重要作用。谷胱甘肽是最丰富的细胞硫醇。它是一种必需的内源性抗氧化剂，在细胞抵御毒素和自由基方面起着重要作用。谷胱甘肽水平异常会导致癌症、衰老、心脏问题和其他疾病。其重要的生物学作用说明了，致力于发展一种有效的方法来检测和量化生理条件下的谷胱甘肽的重要性。

碳点(CDs)没有内在毒性或元素稀缺性的负担，也不需要严格的、复杂的、冗长的、昂贵的或低效的制备步骤。因此，CDs在生物传感和活细胞生物成像等领域引起了广泛的兴趣。同时由于CDs具有优异的发光性能，被用作良性荧光探针。因此，可以设计一种基于CDs的荧光探针来检测谷胱甘肽。

MnO₂材料具有比表面积大、制备方便、在紫外和可见光区吸收能力强等优点，在分析领域引起了极大关注。且，MnO₂纳米颗粒在GSH高表达的情况下可以分解成无害的水溶性Mn²⁺，并由肾脏快速排出。其中MnO₂纳米颗粒具有较宽的吸收光谱(250-550 nm)光谱与大多数荧光染料的荧光激发和/或发射光谱重叠。这一特性允许在MnO₂纳米材料中出现FRET，其中FRET机制最近被用于的荧光传感。因此，被应用于生物分析领域。

基于以上背景技术，本发明结合MnO₂和CDs的优势，合成了一个CDs-MnO₂ NPs的纳米探针，用于高选择性检测GSH。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于高选择性检测GSH的纳米荧光探针的制备方法和应用，该方法操作简单、反应条件温和；探针对GSH有较高的响应，而对Hcy和Cys无响应。

本发明采用如下技术方案：

一种高选择性检测谷胱甘肽的碳点-二氧化锰纳米荧光探针的制备方法，包括如下步骤：

第一步，以L-色氨酸为底物，通过一步水热法合成碳点，用超纯水透析，然后冷冻干燥得到干燥的CDs，最后收集CDs；

第二步，将油酸和高锰酸钾混合搅拌，收集棕黑色产物，用超纯水和酒精清洗，最后，产品在60℃的空气中干燥12小时，得到二氧化锰纳米花；

第三步，通过酰胺反应将MnO₂纳米花和CDs结合制备得到CDs-MnO₂NPs探针。

进一步地，一种高选择性检测谷胱甘肽的碳点-二氧化锰纳米荧光探针的制备方法，包括如下步骤：

第一步，将L-色氨酸溶解与超纯水中，置于特氟龙内衬不锈钢高压釜，在200℃温度下加热8h，加热速率为5℃/min，得到粗产物，粗产物在超纯水中透析72h，用0.22微米微孔滤膜过滤，收集CDs，冷冻干燥得到CDs；