[发明专利]一种基于镧系金属的双功能纳米探针及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种基于镧系金属的双功能纳米探针及其制备方法与应用。本发明基于镧系金属的双功能纳米探针制备方法包括如下步骤：1)将含有DEVD氨基酸残基的多肽作为桥联剂首先与天线分子BCTOT反应，得到BCTOT修饰的多肽；2)将所述BCTOT修饰的多肽与镧系金属离子螯合反应，得到螯合后的多肽溶液；3)将所述螯合后的多肽溶液与纳米材料溶液反应，即得到基于镧系金属的双功能纳米探针。本发明基于镧系金属的双功能纳米探针应用于对caspase‑3的光谱检测、质谱检测、细胞成像和/或ICP‑MS定量检测中。本发明能实现生物分子现场的动态可视化和高灵敏度定量分析。

技术领域

本发明涉及一种基于镧系金属的双功能纳米探针及其制备方法与应用，属于分析化学领域。

背景技术

动态可视化和高灵敏定量分析生命体系中重要的调控分子对生物学和临床研究具有重要的意义。荧光检测方法由于具有高的灵敏性和时空分辨率，使得荧光成像方法在生物分子和生物过程的实时可视化检测中得到了广泛的发展。然而，利用荧光方法实现生物分子的定量检测还面临着巨大的挑战。这是由于：首先，利用荧光共振能量转移方法可以设计比率型荧光探针实现蛋白酶的定量检测，但是该方法需要供体荧光的发射光谱与受体荧光的激发光谱有重叠，有限的供体-受体荧光分子对大大限制了该方法的应用；其次，大多数荧光分子对生理环境的变化比较敏感，如pH、粘度、离子强度等等，这就导致实现生物分子的原位准确定量检测存在困难；再次，生物样本的自发荧光，也会对生物分子的荧光定量检测产生干扰。荧光方法为生物分子的实时监测提供了一个灵敏的分析方法，但是以上的因素限制了将荧光方法发展为荧光分子的准确定量方法。因此有必要进一步研究，发展荧光分子的灵敏定性和准确定量的新方法。

利用质谱方法开展蛋白酶的定量研究，可以避免荧光检测中的环境因素的影响和背景荧光的干扰。此外，相比于光学检测方法而言，利用质谱方法可以检测整个生物样本里生物分子的活性，而不仅仅限于细胞或者组织表面生物分子的活性，因此，质谱可以为蛋白酶的检测提供相对准确的定量方法。电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)，由于低的灵敏度和宽的线性范围，通过结合元素标记技术，已被成功地用于细胞、蛋白酶以及DNA的定量检测研究中。但是，生物分子的检测效果只有通过最终的质谱表征才能获悉，无法实现生物分子的实时、原位、可视化的分析。

传统的探针只具备单一的信号响应性能，因此不能同时实现生物分子现场的动态可视化和高灵敏定量分析。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于镧系金属的双功能纳米探针及其制备方法与应用，本发明能实现生物分子现场的动态可视化和高灵敏度定量分析。

本发明提供的基于镧系金属的双功能纳米探针，该纳米探针由多肽N端的NH₂与BCTOT上的SO₂Cl生成SO₂-NH连接，所述多肽C端上含有SH与纳米材料连接，且所述多肽上连接的BCTOT与镧系金属离子螯合组成；

所述多肽上含有蛋白酶的剪切位点。

本发明中，所述多肽起到连接BCTOT与纳米材料的作用，并且还起到带有蛋白酶的剪切位点的作用。

上述的纳米探针中，所述多肽的长度为7～10个氨基酸残基；

所述纳米材料为纳米金、纳米银、纳米硅、石墨烯、碳纳米管或上转换纳米颗粒；

所述镧系金属离子为铕离子、铽离子、铒离子或镱离子；铕的元素符号为Eu，具体可为EuCl₃的水溶液中电离出来的Eu³⁺；。

上述的纳米探针中，所述多肽中蛋白酶的剪切位点的氨基酸序列为DEVD；

所述纳米材料为颗粒状，所述纳米材料的粒径为10nm～100nm。

上述的纳米探针中，所述多肽的氨基酸序列是N端-GKDEVDAPGC-C端。