[发明专利]部分还原氧化石墨烯荧光共振能量转移纳米探针及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及部分还原氧化石墨烯荧光共振能量转移纳米探针及其制备方法，属于 纳米技术领域。

背景技术

石墨烯（graphene）是紧密堆积成二维蜂窝状晶格结构的杂化单层碳原子晶体，厚 度仅0.335nm，是目前世上最薄却也是最坚硬的纳米材料。石墨经过氧化剥离而得的衍生 物-氧化石墨烯（grapheneoxide,GO），其表面有大量的羟基、羧基、羰基等含氧基团，这些 官能团的存在使得氧化石墨烯具有极好的亲水性，能在水溶液体系中形成稳定的胶束溶 液，同时具有良好的化学可修饰性，常被用作生物传感研究中识别元件的载体。

荧光共振能量转移是能量由供体荧光团经无辐射途径转移给受体荧光团，并引起 供体荧光猝灭和受体荧光增强的光学现象。近年来，人们致力于开发基于氧化石墨烯荧光 淬灭效应的荧光共振能量转移传感器，并将其用于生物及化学检测。研究表明，氧化石墨烯 与单链DNA（ssDNA）具有较强的吸附作用而对双链DNA（dsDNA）的吸附能力较弱。荧光分子修 饰的ssDNA可吸附在氧化石墨烯表面，通过荧光共振能量转移引起荧光淬灭。若荧光分子修 饰的ssDNA与其互补链杂交形成双链后则不能被氧化石墨烯吸附，从而保持荧光特性。与其 它有机猝灭剂相比，氧化石墨烯不仅有较高的猝灭效率、信噪比，而且拥有纳米材料所特有 的优点，可保护其表面修饰的生物分子稳定性，阻止酶切，在DNA、RNA、蛋白质、重金属离子 及小分子物质的检测方面具有广阔的应用前景。

本发明提供了一种部分还原氧化石墨烯荧光共振能量转移纳米探针及其制备的 新方法。部分还原氧化石墨烯通过氧化石墨烯在碱性溶液中的室温控制还原得到，在保持 水溶液体系稳定性的基础上，有效增加了sp²杂化晶域，对荧光分子修饰ssDNA的荧光猝灭 效率和猝灭速度均大幅度提高，是一种理想的荧光共振能量转移纳米探针。

发明内容

本发明的目的是提供一种部分还原氧化石墨烯荧光共振能量转移纳米探针及制 备方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种部分还原氧化石墨烯荧光共 振能量转移纳米探针，其特征是片层厚度为1.1nm，2?(001)为10.86°~11.10°，2? (002)为22.10°~22.66°，C/O比值为0.49~0.53，碳碳键比例为34.22%~52.46%，能猝灭荧光 分子修饰单链DNA的荧光。

所述荧光猝灭效应随着碳碳键比例的增加而增强。

在15μL浓度为100μg/mL的部分还原氧化石墨烯荧光共振能量转移纳米探针，加 入40μL浓度为500nmol/L的6-羧基荧光素修饰ssDNA和445μL10mmol/L、pH8.0的含50 mmol/LNaCl和1mmol/LEDTA的Tris-HCl缓冲液，室温反应30秒，荧光猝灭率为44.5~ 99.3%。

本发明所述的一种部分还原氧化石墨烯荧光共振能量转移纳米探针的制备方法， 其特征是将氧化石墨烯水溶液与NaOH水溶液等体积混合，室温反应后，离心水洗，沉淀恒温 干燥，得到部分还原氧化石墨烯固体，将部分还原氧化石墨烯固体加水超声剥离得稳定的 部分还原氧化石墨烯水溶液。

上述所使用的氧化石墨烯制备方法为：将鳞片石墨加入到浓硫酸和磷酸的混合溶 液中，充分搅拌后，置于在0℃冰浴中，将高锰酸钾少量多次，缓慢加入到以上混合溶液中， 保持0℃冰浴，磁力搅拌后，将所得墨绿混悬液转移到温水浴中获得墨绿混悬液，然后将所 得墨绿混悬液转移至温水浴中，反应获得紫黑色混悬液，将冰水缓慢加入到得到的紫黑色 混悬液中，剧烈搅拌获得溶液，继而往溶液中逐滴滴加过氧化氢溶液，溶液颜色突变为亮黄 色，搅拌后所得溶液经孔径20-30微米的G1砂芯漏斗过滤，继而离心分离，弃去上清液；沉淀 物中加入双蒸水充分振荡洗涤，离心分离，弃去上清液，沉淀颜色呈土黄色；再加入盐酸充 分振荡洗涤，经孔径20-30微米的G1砂芯漏斗过滤去除不溶颗粒，滤液离心分离，弃去上清 液，沉淀颜色继续加深；接着用无水乙醇将沉淀物洗至pH值为中性，离心分离，弃去上清液， 沉淀呈棕黄色；最后用乙醚冲洗沉淀，经孔径1.5-2.5微米的G5砂芯漏斗过滤，滤饼在室温 下过夜晾干，得到棕色的氧化石墨烯。

所述NaOH水溶液的浓度为20mmol/L~10mmol/L。

所述反应时间为0.5~2小时。