[发明专利]基于硅纳米线的碱性磷酸酶荧光化学传感器及制法和应用

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，特别涉及基于硅纳米线的碱性磷酸酶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

碱性磷酸酶是一种磷酸水解酶，广泛分布于人体各脏器器官中，其中在肝脏、骨骼和肾脏中含量较多。血清中碱性磷酸酶的含量异常与骨骼疾病、肝功能异常、糖尿病等众多疾病有关。目前，用于碱性磷酸酶检测的技术很多，包括荧光法、比色法、电化学方法和表面增强拉曼散射等。其中，荧光技术因为自身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碱性磷酸酶检测中显示出了极大的优势。文献中已经报道了多种碱性磷酸酶的荧光探针，如T.I.Kim,Chem.Commun.2011,47,9825;Y.Liu,Anal.Chem.2008,80,8605;L.L.An,J.Mater.Chem.2007,17,4147。然而在病理过程中碱性磷酸酶在单细胞水平上如何发挥调控作用的至今尚不清楚。因此，发展一种高灵敏度能够用于检测单细胞内碱性磷酸酶活性的探针对于生物和临床研究是非常必要的。

近些年来的研究表明，利用纳米材料作为基底构筑传感器，能够有效的提高传感器的灵敏度和选择性。文献中已经报道了几种基于零维纳米材料的碱性磷酸酶荧光传感器，如R.Freeman，Nano Lett.2010,10,21192;L.Jia,Chem.Commun,2010,46,7166。与零维纳米材料相比，一维纳米材料更适合于细胞内生物物种的检测。通过将对碱性磷酸酶具有特异性光响应的有机分子固定在一维纳米材料的表面，构筑基于一维纳米材料的碱性磷酸酶传感器，借助微系统操作，将基于一维纳米材料的碱性磷酸酶传感器插入单细胞的特定位置，便能够直接检测单细胞内的碱性磷酸酶的活性。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。

发明内容

本发明的目的之一是提供基于硅纳米线的碱性磷酸酶荧光化学传感器。

本发明的目的之二是提供基于硅纳米线的碱性磷酸酶荧光化学传感器的制备方法。

本发明的目的之三是提供基于硅纳米线的碱性磷酸酶荧光化学传感器的应用。

本发明的基于硅纳米线的碱性磷酸酶荧光化学传感器，是结合硅纳米线的长处和荧光技术在碱性磷酸酶活性检测上的优势，通过将3-丁烯-1-胺作为连接体，将荧光小分子醛基荧光素共价修饰到硅纳米线的表面，再利用三氯氧磷对修饰到硅纳米线表面的荧光素分子进行磷酸化，从而成功制备得到了基于硅纳米线的碱性磷酸酶荧光化学传感器。本发明的基于硅纳米线的碱性磷酸酶荧光化学传感器在直接检测单细胞内的碱性磷酸酶的活性方面有广泛的应用前景。

本发明的基于硅纳米线的碱性磷酸酶荧光化学传感器是表面修饰有对碱性磷酸酶具有选择性荧光响应的磷酸化荧光素分子的硅纳米线荧光化学传感器或硅纳米线阵列荧光化学传感器。

所述的硅纳米线是由化学气相沉积法制备得到的直径为7～15nm的硅纳米线。

所述的硅纳米线阵列是由化学刻蚀法制备得到的由直径为200～400nm，长度为15～35μm的硅纳米线构成的硅纳米线阵列。

本发明的基于硅纳米线的碱性磷酸酶荧光化学传感器的制备方法包括以下步骤：

1）室温下，将硅纳米线或硅纳米线阵列浸泡在质量浓度为1%～10%的氢氟酸水溶液中（一般浸泡的时间为1～10分钟），取出硅纳米线或硅纳米线阵列并用去离子水洗干净，真空干燥，得到表面具有Si-H键的硅纳米线或硅纳米线阵列；

2）将步骤1）得到的干燥的表面具有Si-H键的10～30mg的硅纳米线，或将干燥的表面具有Si-H键的硅纳米线阵列，与5～20mL的无水均三甲苯和0.1～0.4mL的3-丁烯-1胺加入到反应器中，在惰性气体保护下加热至90～180℃后，恒温反应2～6小时，冷却至室温，过滤收集硅纳米线或取出硅纳米线阵列，用有机溶剂超声清洗除去未反应的3-丁烯-1-胺，得到表面修饰有氨基的硅纳米线或硅纳米线阵列；其中，硅纳米线阵列的加入量，是以从硅纳米线阵列上刮下来的硅纳米线为10～30mg为基准；