[发明专利]应用于质谱流式技术的金属纳米探针及制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种应用于质谱流式技术的金属纳米探针，涉及纳米探针技术领域，其以金属有机框架材料为标签，金属有机框架的金属元素为质量数在75‑209之间的金属元素，该金属纳米探针可用于质谱流式技术和质谱成像技术；本发明同时提供了基于金属有机框架的金属纳米探针的制备方法。本发明提供的基于金属有机框架的金属纳米探针，单个探针的金属含量极高，用于质谱流式技术的检测灵敏度高，信噪比高，并且拓宽了检测通道，且化学合成简单，稳定性高，具有良好的技术效果。

技术领域

本发明涉及纳米探针技术领域，尤其涉及一种应用于质谱流式技术的金属纳米探针及制备方法和应用。

背景技术

单细胞、多参数的检测技术是生物研究的热点，其对于揭示复杂的细胞系统，如疾病原理、信号通路、免疫调控机制具有重要意义。在已经成熟的细胞分析技术中，流式细胞技术因其高通量、多靶标的分析平台而广为应用。流式细胞术的检测原理基于荧光发光，过去的四十年间，有机荧光染料与无机荧光染料的引入使得其同步检测参数增加到18。但是，由于光谱间的重叠以及可分辨的荧光素个数，其最高检测通道已达到饱和。

为了进一步拓宽检测通道，流式细胞术与电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)相结合，发展成为单细胞质谱流式技术(CyTOF)。单细胞质谱流式技术的主要原理是采用金属元素标记或识别细胞表面和内部的信号分子，作为靶标表达水平的报告因子；然后将单细胞雾化，通过四极杆去除常见生物元素后，再用感应耦合等离子质谱观察单个细胞的原子质量谱，将原子质量谱的数据转换为细胞表面和内部抗原分子的数据，并通过专业生物信息学对获得的数据进行分析，从而实现对细胞表型和信号网络的精细观察。

当前，商用的质谱流式技术的探针使用一种双功能螯合剂作为金属螯合物(MCP)，从而将金属元素标记在抗体上，再进行细胞表面和内部的信号分子识别。目前国际上普遍采用的金属螯合剂，是基于欧美学者开发的Maxpar X8 polymer体系，该体系以1,4,7,10-四氮杂环十二烷-1,4,7,10-四羧酸(DOTA)或二乙基三胺五乙酸(DTPA)作为螯合单体，只能与正三价金属离子有效结合，极大地限制了检测通道的进一步发展。Fluidigm最近推出了新型镉同位素金属标记试剂盒，但目前仍然只有不到一半的金属同位素被开发用于质谱流式技术。此外，Maxpar X8 polymer体系金属担载量有限，单个抗体只可连接50-150个金属原子，导致质谱流式技术检测灵敏度减低，难以实现细胞表面微量抗原的检测，限制了CyTOF技术在基础生物学中的应用。受限于Maxpar X8 polymer体系较低的金属担载量和与金属离子有限的结合能力，质谱流式技术迫切需要开发可担载新型金属以及具有高金属密度的新型结构金属探针。此外，尽管学界已经设计出了各种基于纳米颗粒的金属标签，以提高CyTOF的灵敏度，但提高灵敏度的同时避免非特异性吸附仍为全球性的技术难题。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种能够拓宽CyTOF检测通道并降低检测下限的金属纳米探针，解决现有技术的检测通道受限和灵敏度问题。

发明内容

有鉴于现有技术上的缺陷，本发明所要解决的技术问题是如何提供一种能拓宽CyTOF检测通道并降低检测下限的金属纳米探针，提高检测灵敏度和质谱流式技术的检测效率。

为实现上述目的，本发明提供了一种应用于质谱流式技术的金属纳米探针，所述金属纳米探针以金属有机框架材料为金属标签。

进一步地，所述金属有机框架的金属元素为质量数在75-209之间的金属元素。

进一步地，所述金属有机框架为基于锆的金属有机框架(Zr-MOF)。

进一步地，所述金属有机框架的尺寸为20-50nm。

一种应用于质谱流式技术的金属纳米探针的制备方法，所述锆金属有机框架水溶液的制备包括以下步骤：