[发明专利]对游离态铜离子和络合态铜离子具有选择性荧光响应的基于硅纳米线的荧光化学传感器

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，特别涉及对游离态铜离子和络合态铜离子具有选择性荧光响应的基于硅纳米线的荧光化学传感器及其制备方法，以及该荧光化学传感器的应用。 

背景技术

作为人体当中含量最多的金属离子之一，铜离子在调节人体生理过程中发挥着非常重要的作用。在生物体中，大多数铜离子都是以络合态形式存在：一部分铜离子和一些特定的蛋白质结合，一部分和众多的小分子营养物质结合。这些铜离子络合物在生物催化过程中起到了至关重要的作用。尽管生物体中铜离子的总浓度大体高达100微摩尔，但是游离态的铜离子却非常少，甚至每个细胞中不到一个。近年来相继发展了众多的用来检测铜离子的荧光传感器，但是这些传感器大都是针对于游离态铜离子的检测，对络合态铜离子的检测方法还比较匮乏。因此，为了更好的研究铜离子在生物体系中的作用，仅靠高灵敏的游离态铜离子荧光传感器是远远不够的，更重要的是发展能够应用于络合态铜离子检测的优良荧光传感器。能够应用于络合态铜离子检测的有效方法之一，就是设计一个对游离态铜离子具有足够强的络合能力的荧光传感器。当该荧光化学传感器存在于含有络合态铜离子的体系中时，它能够轻易的从铜络合物中夺出铜离子并和这些铜离子发生络合作用，进一步促使该荧光化学传感器自身的荧光信号发生改变，从而根据传感器荧光信号的改变来实现络合态铜离子的检测。同时该荧光传感器对铜离子的检测还应具有高选择性、高灵敏性等优点，能够有效避免其它金属离子及生物体系中的活性生物分子对游离态铜离子和络合态铜离子检测的干扰。 

近年来的研究表明，通过将具有高选择性识别能力的有机分子或生物分子固定到一维纳米材料的表面，可以极大的提高一些荧光传感器的选择性和灵敏度。在众多的一维纳米材料中，硅纳米线由于具有无毒性、生物兼容性好以及利于集成等优点，已经被广泛的应用于荧光传感器的构筑，并且这些传感器都展现出了良好的检测性能。同时硅纳米线的有序阵列不仅可以自发 的穿透细胞膜，而且还可以增强细胞和基底之间的粘附力起到固定细胞的作用，因此被成功的应用于基因转导、支架结构以及抗菌材料等领域中。基于以上的考虑，本发明首先将有机小分子物质3-2-（2-氨基乙基氨基）乙基氨基丙基三甲氧基硅烷修饰到硅纳米线或硅纳米线有序阵列的表面，之后再通过表面修饰有3-2-（2-氨基乙基氨基）乙基氨基丙基三甲氧基硅烷的硅纳米线或硅纳米线有序阵列表面的氨基和丹磺酰氯反应，得到了经过表面修饰的对游离态铜离子和络合态铜离子具有选择性荧光响应的基于硅纳米线的荧光化学传感器，该荧光化学传感器不仅能够应用于普通溶液和生物体系中游离态铜离子和络合态铜离子的检测，并能进一步将其作为细胞生长的基底，构筑载有细胞的活性检测芯片，并利用该芯片实时、原位检测细胞凋亡过程中释放的游离态铜离子和络合态铜离子。 

发明内容

本发明的目的之一是提供对游离态铜离子和络合态铜离子具有选择性荧光响应的基于硅纳米线的荧光化学传感器。 

本发明的目的之二是提供对游离态铜离子和络合态铜离子具有选择性荧光响应的基于硅纳米线的荧光化学传感器的制备方法。 

本发明的目的之三是提供对游离态铜离子和络合态铜离子具有选择性荧光响应的基于硅纳米线的荧光化学传感器在生物检测方面的应用。 

本发明的对游离态铜离子和络合态铜离子具有选择性荧光响应的基于硅纳米线的荧光化学传感器，是将硅纳米线（可用化学气相沉积法制备得到）或硅纳米线有序阵列（可用化学刻蚀法制备得到）进行表面活化后，再依次与3-2-（2-氨基乙基氨基）乙基氨基丙基三甲氧基硅烷和丹磺酰氯进行反应，实现硅纳米线或硅纳米线有序阵列的表面功能化修饰，从而得到对游离态铜离子和络合态铜离子具有选择性荧光响应的基于硅纳米线的荧光化学传感器。本发明的对游离态铜离子和络合态铜离子具有选择性荧光响应的基于硅纳米线的荧光化学传感器可用于含有游离态铜离子和络合态铜离子的普通溶液体系及生物体系中的游离态铜离子和络合态铜离子的检测，也可以将对游离态铜离子和络合态铜离子具有选择性荧光响应的基于硅纳米线的荧光化学传感器作为细胞生长的基底，构筑载有细胞的活性检测芯片，并利用其实时、原位观察细胞凋亡过程中游离态和络合态铜离子的释放。