[发明专利]一种检测ATP的荧光比率传感器及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种检测ATP的荧光比率传感器及其制备方法与应用。该检测ATP的荧光比率传感器的结构中包括单根硅纳米线，包裹在所述单根硅纳米线表面的异硫氰酸荧光素@SiOsubgt;2/subgt;壳层，以及修饰在壳层表面的罗丹明B二亚乙基三胺荧光分子。该荧光比率传感器对ATP具有良好的比率响应，优异的选择性，可逆性以及光稳定性，可以实现单细胞内不同位点ATP的高空间分辨检测。

技术领域

本发明涉及荧光比率传感器领域。更具体地，涉及一种检测ATP的荧光比率传感器及其制备方法与应用。

背景技术

ATP在细胞内发挥着重要的作用，参与了蛋白合成，信号交流，细胞运动等多种生命过程。多种病理学现象中都观察到了ATP水平的异常化。因此，检测细胞内ATP水平对于了解ATP相关的生理学和病理学过程有着重要的作用。

由于细胞内各个细胞器和细胞位点所发生的生物化学反应不同，生物化学反应的剧烈程度不同，ATP在各个细胞器和细胞位点的浓度水平表现出差异性。此外，ATP相关的生理学和病理学过程大多涉及到多个细胞器和多个细胞位点。因此，如果想要全面的了解一个ATP过程，必须赋予传感器较高的空间分辨率，同时能够实现细胞内多细胞位点的同步检测。目前的纳米颗粒传感器存在空间漂移等问题，降低了纳米颗粒传感器的空间分辨率和检测准确性。

基于此，需要开发出一种多细胞位点的ATP高分辨检测传感器，为探究ATP相关生理学和病理学过程提供有效的工具。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种检测ATP的荧光比率传感器，该荧光比率传感器对ATP具有良好的比率响应，优异的选择性，可逆性以及光稳定性，可以实现单细胞内不同位点ATP的高空间分辨检测。

本发明的第二个目的在于提供一种检测ATP的荧光比率传感器的制备方法。

本发明的第三个目的在于提供上述荧光比率传感器的应用。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

第一方面，本发明提供一种检测ATP的荧光比率传感器，所述荧光比率传感器的结构中包括单根硅纳米线，包裹在所述单根硅纳米线表面的异硫氰酸荧光素@SiO₂壳层，以及修饰在壳层表面的罗丹明B二亚乙基三胺荧光分子。

本发明选择了两种对ATP敏感的荧光分子，其中一种为异硫氰酸荧光素(FITC)，FITC的荧光强度随ATP浓度增加而降低，另一种为罗丹明B二亚乙基三胺(Rho-N₃H₅)，其荧光强度随ATP浓度的增加而上升。

可选的，所述修饰为通过共价键结合。

可选的，所述单根硅纳米线的直径为100-300nm，长度为60-70μm。

第二方面，本发明提供了一种检测ATP的荧光比率传感器的制备方法，该方法包括如下步骤：

(1)将羟基化硅纳米线分散在水溶液中，加入异硫氰酸荧光素-氨丙基三乙氧基硅烷和正硅酸乙酯，避光搅拌，减压抽滤，得到表面包裹异硫氰酸荧光素@SiO₂壳层的硅纳米线；

(2)将步骤(1)获得的硅纳米线进行羧基功能化处理，然后通过共价键结合的方式修饰罗丹明B二亚乙基三胺，得到所述检测ATP的荧光比率传感器。

进一步的，在步骤(1)中，所述羟基化硅纳米线的制备包括如下步骤：制备硅纳米线阵列，对其表面进行羟基化处理，随后将单根硅纳米线从硅纳米线阵列上剥离，得到羟基化硅纳米线。

进一步的，所述硅纳米线阵列可以通过银离子辅助化学刻蚀法制备。