[发明专利]对一氧化氮具有选择性荧光响应的基于硅纳米线的传感器

说明书

技术领域

本发明属于纳米结构的荧光化学传感器领域，特别涉及对一氧化氮具有选择性荧光响应的基于硅纳米线的化学传感器及其制备方法，以及该化学传感器的应用。

背景技术

1987年发现一氧化氮在体内由内皮释放产生，在人体的免疫反应中，它是心血管系统和神经系统中重要的信息传输者。自此，一氧化氮的生理作用引起了许多生物学家以及化学家的关注。

目前，应用于一氧化氮的检测手段很多，主要有电化学法以及电子顺磁共振波谱法等。但是以上方法由于低的空间分辨率，甚至需要较为复杂的仪器，这使得其在细胞成像中的应用得到了限制。然而荧光技术因为自身的高的灵敏度和高的空间分辨率，使得它在细胞内以及细胞外一氧化氮成像中显示出了极大的优势。

文献中已经报道了多种可用于一氧化氮荧光成像的试剂，如Yang Y J，J.Am.Chem.Soc.2010，132，13114；Lippard S J，Acc.Chem.Res.2007，40，41；Lim M H，Nature Chem.Biol.2006，2，375；Duarte AJ，Sensors，2010，10，1661。然而这些方法在使用中都有一些局限性，最为广泛使用的试剂就是二氨基荧光素衍生物，它不仅与一氧化氮反应，细胞内释放的其它分子也会参加反应。并且大部分报道的成像试剂都需要在有机溶剂中使用，这有可能会引起细胞发生病变。这些成像试剂存在的其它局限性还包括易于光漂白、难于合成以及在使用中需要水解等。

因此合成可以应用于生物体系中一氧化氮检测的合适的荧光试剂具有非常重要的意义。

发明内容

本发明的目的之一是提供对一氧化氮具有选择性荧光响应的基于硅纳米线的化学传感器。

本发明的目的之二是提供对一氧化氮具有选择性荧光响应的基于硅纳米线的化学传感器的制备方法。

本发明的目的之三是提供对一氧化氮具有选择性荧光响应的基于硅纳米线的化学传感器在生物检测方面的应用。

本发明的对一氧化氮具有选择性荧光响应的基于硅纳米线的化学传感器是由3-氨基丙基三乙氧基硅烷和进行了表面清洗的硅纳米线或硅纳米线阵列反应得到的表面修饰有氨基的硅纳米线或硅纳米线阵列，与戊二醛反应得到表面修饰有醛基的硅纳米线或硅纳米线阵列(硅纳米线或硅纳米线阵列上的氨基与戊二醛反应)，经还原(以硼氢化钠作为还原剂)修饰在硅纳米线或硅纳米线阵列上由硅纳米线或硅纳米线阵列上的醛基与氨基荧光素反应得到的氨基荧光素，得到表面修饰有作为对一氧化氮具有选择性荧光响应的还原态氨基荧光素的硅纳米线的化学传感器。

所述的硅纳米线是由化学气相沉积法或化学刻蚀法所得到的不同尺寸的硅纳米线。

本发明的对一氧化氮具有选择性荧光响应的基于硅纳米线的化学传感器的制备方法包括以下步骤：

1)将用化学气相沉积法制备得到的硅纳米线于温度为70～95℃的体积比为1∶1～8∶1的浓硫酸(质量浓度为50％～98％)与H₂O₂(质量浓度为5％～30％)的混合液中加热30～90分钟，之后冷却至室温，取出并反复水洗至中性，于室温下浸泡在H₂O∶H₂O₂(质量浓度为5％～30％)∶NH₄OH的体积比为3∶1∶1～9∶1∶1的混合液中并放置(一般放置时间为1～2.5小时)，取出并反复水洗至中性，真空干燥；或

将用化学刻蚀法制备得到的硅纳米线阵列于温度为70～95℃的体积比为1∶1～8∶1的浓硫酸(质量浓度为50％～98％)与H₂O₂(质量浓度为5％～30％)的混合液中加热30～90分钟，之后冷却至室温，取出并反复水洗至中性，然后置于氧等离子体系统中进行硅纳米线阵列的表面处理(处理条件：氧气的质量含量为10～100％，电压为100～500伏，时间为10秒～5分钟，温度为10～35℃)；

2)在反应器中加入10～60mg步骤1)得到的干燥的硅纳米线或硅纳米线阵列、5～30mL无水甲苯和0.05～0.3mL 3-氨基丙基三乙氧基硅烷(0.21～1.26mmol)，在惰性气体(如氮气)保护下加热至80～120℃后，恒温反应12～36小时，冷却至室温，用微型过滤器过滤收集硅纳米线或硅纳米线阵列，用有机溶剂反复超声清洗除去未反应的3-氨基丙基三乙氧基硅烷，过滤收集表面修饰有氨基的硅纳米线或硅纳米线阵列；