[发明专利]一种功能型表面增强拉曼散射探针的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及激光拉曼光谱检测领域，具体涉及一种功能型表面增强拉曼散射探针的制备方法及其应用于细胞内pH传感和细胞内多组分探测。

背景技术

由于光学探针在细胞成像、细胞内信息的实时获取等方面的重要作用，近年来人们对光学探针的制备及其在单细胞水平的应用倍加重视，发展了各种类型、各种结构的探针用以研究细胞形态或探测细胞内组分等。通常采用的光学探针有荧光探针和拉曼探针两类。荧光探针由于具有检测速度快，简便易行等优点而得到广泛应用，但它存在荧光强度小、激发光谱窄、易于被光漂白等缺点。拉曼探针利用拉曼光谱进行探测，具有清晰的光谱学特征，可以提供分子结构方面的丰富信息，但是普通拉曼散射信号强度很低，而且容易被背景荧光淹没，因此检测难度较大。

应用表面增强拉曼散射(Surface enhanced Raman scattering，SERS)技术可以极大地增强分子拉曼信号强度，有效消除(猝灭)荧光背景的干扰，从而使拉曼探针检测的灵敏度得到惊人的提高(10⁵～10⁶倍)。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种功能型表面增强拉曼散射探针的制备和应用方法，即是一种功能型SERS探针的制备方法及其在细胞内pH值检测、细胞成像和细胞内多组分探测中的应用方法。

技术方案：为了实现上述目的，本发明的制备工艺流程为：将10^-5M敏感材料与银胶(或金胶)溶液按体积比3∶1000～300∶1000混和均匀，再以体积比3∶1～10∶1加入0.1M的氯化钠溶液，得到功能型SERS探针。

所述的银胶(或金胶)溶液的制备方法，其特征在于采用Lee和Meisel在文章J.Phys.Chem.B 86，3391-3395中所述的方法制备。

所述的敏感材料，其特征在于以氨基(-NH₂)作为pH敏感基团。由于在不同pH溶液中该基团的去质子化或质子化程度不同，从而导致该敏感材料的拉曼信号强度随pH呈规律性变化。

所述的敏感材料，其特征在于含有易于与金属表面结合的基团，比如-HS等。

所述的功能型SERS探针，其特征在于：尺寸在20～50nm范围，是水溶性的，在水溶液中分散性好，易于被细胞吞噬而无创伤地进入细胞。

所述的功能型SERS探针，其特征在于：含有pH敏感基团，它的SERS光谱中相应频移处的信号强度随pH呈规律性变化。

所述的功能型SERS探针，其特征在于：SERS信号的信噪比高，稳定性好。

所述的功能型SERS探针应用于细胞内pH值检测的具体步骤为：将体外培养的细胞与SERS探针共同孵育，SERS探针通过被细胞吞噬而无损伤地进入细胞内部。SERS探针中的pH敏感基团与细胞内的H⁺相互作用后，它在SERS光谱中相应频移处的信号强度发生改变，而探针中其它基团对应的频移处信号强度则保持不变。计算pH敏感基团的信号强度与其它基团的信号强度的比值，通过该比值的变化可以实时反映出细胞内pH的变化。

所述的功能型SERS探针应用于细胞内多组分探测的具体步骤为：将体外培养的细胞与SERS探针共同孵育，SERS探针通过被细胞吞噬而无损伤地进入细胞内部。由于细胞内某些DNA、蛋白质等分子接近探针中的银(或金)纳米粒子表面，因此除了SERS探针的原有信号外，还可以探测到这些DNA或蛋白质分子的SERS信号。通过分析它们的SERS信号，可以实时获得细胞内DNA或蛋白质等多组分的构象和空间分布等信息。

有益效果：本发明的优点如下：

其一是本发明的功能型SERS探针具有超高的灵敏度，只需要极少量的探针即可实现实时探测，降低了荧光探针对细胞的毒性并且避免了荧光探针的光漂白等缺点。此外，该探针的尺寸在20～50nm，可以通过被细胞吞噬而进入细胞内部，对细胞没有机械性损伤。

其二是本发明的功能型SERS探针适用的激发波长范围广，包括可见光和红外光区域，避免了荧光探针中激发光谱窄的缺点。

其三是本发明的功能型SERS探针用于细胞内pH值传感，通过探针中pH敏感基团的信号强度与其它基团的信号强度的比值反映pH的变化，避免了激发源的波动等因素造成的测量误差。提高了测量的可靠性。

其四是本发明的功能型SERS探针除了可以用于细胞内pH传感，还可以同时获得细胞内DNA、蛋白质等多组分的构象和空间变化等信息。实现对细胞的多方位实时、在线探测。