[发明专利]一种细胞内超氧自由基检测用纳米晶材料及其制备方法和检测试剂盒

说明书

本申请涉及纳米晶荧光检测领域，尤其涉及一种细胞内超氧自由基检测用纳米晶材料及其制备方法和检测试剂盒。一种高水溶性的下转换发光纳米晶材料，该纳米晶材料的纳米晶分子式如下：KBi₃F₁₀:Ce/Tb@PEG或KBi₃F₁₀:Ce/Eu@PEG。本申请中的纳米晶材料是通过三价铈离子在紫外激发条件下的能量传递，实现激活离子Tb³⁺或Eu³⁺的下转移发光。且本申请还通过PEG对该纳米晶进行了表面修饰，使其获得高水溶性、良好的生物兼容性和分散性，结合其下转换发光光学性能，能够很好的实现其在生物医学方面作为荧光探针的应用，具有高灵敏、高时空分辨、易操作等优势。

技术领域

本申请涉及纳米晶荧光检测领域，尤其涉及一种细胞内超氧自由基检测用纳米晶材料及其制备方法和检测试剂盒。

背景技术

超氧自由基(O₂^·－)是细胞内氧气发生单电子还原反应产生的活性氧自由基(ROS)产物。细胞内多种蛋白质和酶参与了上述反应，包括线粒体呼吸链复合物 I-IV、NADPH 氧化酶、黄嘌呤氧化酶、环氧合酶等。产生的O₂^·－在细胞内短暂驻留或传递，随后与细胞内多种还原性物质或生物大分子发生化学反应，进行相关的氧化还原信号调控。例如，O₂^·－在SOD 的歧化作用下，生成 H₂O₂，通过 H₂O₂对NOX蛋白的活性进行调控，进而调控细胞的增殖。当机体产生过量O₂^·－后，可以激活细胞的自噬或凋亡信号通路，导致细胞死亡，最终引发多种疾病。例如，细胞内的O₂^·－与NO反应，迅速生成ONOO^-，过量的 ONOO^-可以激活Caspase 凋亡蛋白或引起脂质过氧化，导致细胞的凋亡或坏死。因此，发展高灵敏、高选择性的O₂^·－检测技术，对O₂^·－的浓度变化进行动态监测，可以揭示O₂^·－浓度的变化规律，剖析相关疾病发生发展的分子机制，发现疾病治疗靶点。

目前，检测O₂^·－的方法较多，包括 ESR、紫外分光光度法、高效液相色谱法、质谱法等。但是上述方法据需要将细胞或组织离体破碎后进行体外检测，存在样品预处理过程干扰检测结果及检测操作复杂等问题。荧光成像方法具有高灵敏、高时空分辨、易操作等优势。因此为了实现对细胞内O₂^·－真实浓度检测，原位荧光成像分析方法成为最理想的手段。而应用该方法的关键问题是发展检测O₂^·－荧光探针。

通过溶剂热或者高温热解等方法合成的纳米材料表面都会存在疏水层，虽然疏水层可以充当无机纳米核心与周围环境之间的屏障，有效地保护和稳定了稀土氟化物的发光性能，但也存在一些问题，如不溶于水或生物缓冲液，限制了其在生物成像、药物递送和生物检测等。因此，这些疏水性的稀土氟化物纳米晶材料能够应用于生物领域的先决条件就是对其进行表面修饰或者表面改性，使其呈现水溶性。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本申请的目的是提供一种高水溶性的下转换发光纳米晶材料，由PEG包覆KBi₃F₁₀:Ce/Tb或KBi₃F₁₀:Ce/Eu纳米晶构成。本申请中的纳米晶材料是通过三价铈离子在紫外激发条件下的能量传递，实现激活离子Tb³⁺或Eu³⁺的下转移发光。且本申请还通过PEG对该纳米晶进行了表面修饰，使其获得高水溶性、良好的生物兼容性和分散性，结合其下转换发光光学性能，能够很好的实现其在生物医学方面作为荧光探针的应用，具有高灵敏、高时空分辨、易操作等优势。