[发明专利]稀土元素标记氧化石墨烯纳米片、其制备方法及应用

说明书

公开一种稀土元素标记的氧化石墨烯纳米片，稀土元素化合物通过酰胺键与氧化石墨烯纳米片连接。还公开该稀土元素标记的氧化石墨烯纳米片的制备方法及其应用。本发明利用氧化石墨烯(GO)自身的结构特点——表面含有丰富羧基、羟基和环氧基，对其进行功能化修饰，获得四氮杂环化合物修饰的GO，并利用四氮杂环化合物较强的络合稀土元素离子的能力，获得稀土离子标记的GO，通过对稀土离子的测定，可为GO在复杂体系中的定量分析提供了一种方便、有效的方法，解决了氧化石墨烯在生物体系中的检测困难问题。

技术领域

本发明属于生物医学领域，具体涉及稀土元素标记氧化石墨烯纳米片、其制备方法及应用。

背景技术

石墨烯是已知的最薄的完全二维晶体结构，完全由碳原子组成。近年来石墨烯由于其良好的电学、热学、化学性能，在工业及生物医学等各领域具有广泛的应用前景。氧化石墨烯(GO)具有良好的亲水性和生物相容性，在水及其它有机溶剂中能够形成稳定的悬浮液，易于修饰和功能化，可广泛用于生物传感、生物检测、药物传输和肿瘤靶向治疗等领域。然而由于GO主要是由C和O组成，GO的定量分析是其应用过程中难点。

目前常用的GO定量的方法包括放射性元素示踪(如¹²⁵I或¹¹¹In或¹⁴C)、荧光标记和拉曼光谱法，然而放射性标记的方法受限于专用的放化实验室条件；拉曼散射效应是个非常弱的过程，并且由于受到环境复杂体系对荧光信号的干扰，GO在复杂体系中拉曼信号非常弱，很难用于定量分析。荧光分子标记的方法，荧光信号容易被GO淬灭，不能很好满足生物复杂体系中检测的要求。

发明内容

为了克服上述缺陷，本发明提供一种稀土元素标记氧化石墨烯纳米片、其制备方法及应用。

本发明一方面提供一种稀土元素标记的氧化石墨烯纳米片，稀土元素化合物通过酰胺键与氧化石墨烯纳米片连接。

根据本发明一实施方式，所述稀土元素化合物为由稀土元素离子与具有硫氰酸基团的四氮杂环组成。

根据本发明另一实施方式，所述酰胺键由连接在所述氧化石墨烯纳米片上的氨基化聚乙二醇与所述稀土元素化合物的硫氰酸基团偶联形成，所述氨基化聚乙二醇的分子量为5000～20000Da。

根据本发明另一实施方式，所述稀土元素选自镧、钕、钐、铕、钆、镱、镥中的一种或多种。

根据本发明另一实施方式，所述稀土元素的含量在45.6ppt～44.2ppm之间。

根据本发明另一实施方式，所述纳米片高度为0.8～1.2nm、片径为70～100nm。

本发明另一方面提供一种稀土元素标记的氧化石墨烯纳米片的制备方法，包括：S1，将羧基修饰至氧化石墨烯纳米片，形成羧基修饰的氧化石墨烯纳米片；S2，通过氧化石墨烯纳米片上修饰的羧基与氨基化聚乙二醇通过酰胺反应偶联，形成聚乙二醇修饰的氧化石墨烯纳米片；S3，将具有硫氰酸基团的四氮杂环化合物与修饰有氨基化聚乙二醇的氧化石墨烯通过C-N键偶联，得到四氮杂环化合物修饰的氧化石墨烯纳米片；及S4，将四氮杂环化合物修饰的氧化石墨烯纳米片与含稀土元素的水溶液混合反应，得到稀土元素标记的氧化石墨烯纳米片。

根据本发明一实施方式，所述S1步骤之前还包括氧化石墨烯纳米片的分离纯化步骤，将初始片径为10～1000nm的氧化石墨烯通过超声和离心的方式得到片径为70～100nm的氧化石墨烯纳米片。

根据本发明另一实施方式，所述稀土元素选自镧、钕、钐、铕、钆、镱、镥中的一种或多种。

本发明另一方面还提供一种上述稀土元素标记的氧化石墨烯纳米片在生物传感、生物检测、药物或治疗肿瘤中的应用。