一种水溶性二甲基姜黄素脂质体荧光探针的制备及其检测方法与流程

本发明属于荧光探针领域，特别涉及一种水溶性二甲基姜黄素脂质体荧光探针的制备及其检测方法。

背景技术

铁作为生命体系中必须的微量元素，对蛋白质的合成、酶促转化、氧气的输送以及细胞的代谢等许多生理以及病理过程都起着至关重要的作用，过多或过少的fe³⁺都会干扰细胞内稳态，导致例如贫血、阿尔兹海默症、糖尿病、帕金森等多种疾病的发生，因此fe³⁺的检测对早期预防、诊断和治疗这些疾病有着深远的意义。目前常用检测fe³⁺的方法有原子吸收光谱法、电感耦合等离子体谱法和伏安法等，但这些仪器操作复杂且使用成本高。与其他分析检测方法相比，荧光探针法具有操作简单快速、使用成本低廉、选择性和灵敏度高等优点，其在生物、医学、化学以及环境领域有着重要的应用。近年来对于fe³⁺荧光探针的研究引起了广泛的关注，如萘酰亚胺型、香豆素类、罗丹明b型、bmc衍生物以及等都对fe³⁺有很好的荧光识别性能。但这些探针分子是生物不相容的，只能溶于有机溶剂，无法在纯水体系中进行荧光识别，因此开发水溶性的fe³⁺荧光探针，将突破其在环境、生物领域应用的局限性。但一些水溶性分子荧光探针的制备方法复杂、成本高、毒性大，因此设计、开发一种对fe³⁺具有高选择性、制备简单且无毒或低毒的水溶性荧光探针具有重要的理论意义和应用价值。

二甲基姜黄素(asc-j9)作为天然姜黄素的重要衍生物之一，具有抗炎、抗肿瘤等作用且毒副作用小。目前对二甲基姜黄素探针检测方法中只涉及到的紫外光谱检测，步骤繁琐、分析时间较长，并且由于二甲基姜黄素水溶性差，且只能溶于有机溶剂，无法在纯水体系中进行识别。因此开发水溶性的fe³⁺荧光探针，并检测其纯水体系中荧光识别性能，突破了二甲基姜黄素在环境、生物领域应用的局限性，具有重大意义。目前，对于本发明制备出的水溶性二甲基姜黄素脂质体荧光探针在荧光淬灭检测和性能等方面尚未见报道。

技术实现要素：

本发明的目的之一在于提供一种检测fe³⁺的水溶性asc-j9脂质体的分子荧光探针的制备方法。

本发明的目的之二在于克服现有检测fe³⁺的分析方法上的不足，提供一种检测简单，选择性好，且能快速检测fe³⁺的asc-j9脂质体水溶性荧光探针的检测方法。

一种水溶性二甲基姜黄素脂质体荧光探针的制备方法，其特征在于，具体制备步骤为：

(1)将天然磷脂、胆固醇、二甲基姜黄素溶解于50ml～200ml的有机溶剂中，减压蒸馏旋蒸掉有机溶剂，使瓶壁形成一层薄膜；

其中天然磷脂与胆固醇质量比例为：3:1～15:1，天然磷脂与二甲基姜黄素质量比例为：1000:5～1000:50，最佳原料的质量比为：天然磷脂：胆固醇：二甲基姜黄素＝1000：100：10。有机溶剂为乙醇、甲醇或者乙腈，最佳的选用乙醇。

(2)加入50～200ml的水，将步骤(1)中形成的薄膜慢慢溶解，直至形成脂质体的悬浮液；并且在一定的温度孵化若干小时；

其加入水的体积为50ml～200ml，最佳为150ml；孵化温度30～70℃，最佳为60℃；孵化时间为2～5h，最佳为3h。

(3)将步骤(2)中形成的脂质体悬浮液进行超声分散，减小其粒径，高速离心后取上层清液，得到水溶性二甲基姜黄素脂质体荧光探针。

其中超声分散时间为5～20min，最佳为15min；离心转速为6000～12000rpm，最佳为8000rpm；离心时间为20～60min，最佳为45min。

上述制得的水溶性二甲基姜黄素脂质体荧光探针可采用荧光淬灭法检测fe³⁺，具体的检测方法为：

将5ml探针母液(1×10^-4mol/l)加入数个10ml容量瓶，配制荧光探针的水溶液，浓度为5×10^-5mol/l，依次在各个容量瓶中加入0～6×10^-5mol/lfe³⁺水溶液后用h2o定容到10ml，摇匀，室温下放置30min后，用荧光分光光度计，以440nm为激发波长，狭缝5/5nm，519nm为发射波长测试荧光强度，测试得到相对应的荧光强度。

本发明的有益效果如下：本发明提供了一种可用于分析检测fe³⁺的荧光探针。该荧光探针合成方法简单，对fe³⁺有良好的选择性，al³⁺、ca²⁺、na⁺、zn²⁺、k⁺、cd²⁺、pt²⁺、hg⁺、ag⁺、ni⁺、co²⁺、ba²⁺、mg²⁺、pb²⁺、mn²⁺等离子对检测影响不大；溶液的荧光强度与fe³⁺的浓度在5×10^-7～6×10^-6mol/l范围内呈线性关系，表现出较高的灵敏度。

本发明的有益效果是：

(1)本发明制备得到的水溶性二甲基姜黄素脂质体荧光探针有效解决asc-j9水溶性差的问题，并成功实现了纯水介质中fe³⁺的荧光识别；

(2)本发明的水溶性荧光探针制备过程较为简单，制备条件容易控制，通过简单的后处理就能够得到该水溶性探针；

(3)本发明制得的荧光探针在对fe³⁺识别过程中，荧光发生显著的淬灭现象，有利于对fe³⁺进行检测，本发明采用的荧光淬灭检测方法检测灵敏度高，选择性突出，并且检测方法简单，成本低；

(4)本发明制得的荧光探针对fe³⁺的识别具有良好的选择性和抗干扰性。

附图说明

图1为本发明实施例1中荧光探针分子对fe³⁺的选择性识别；横坐标为波长(nm)，纵坐标为荧光强度。

图2为本发明实施例1中荧光探针分子对不同金属离子的抗干扰性；横坐标为不同离子添加情况，纵坐标为荧光强度。

图3为本发明实施例1中荧光探针分子荧光强度与时间变化关系；横坐标为时间，纵坐标为荧光强度。

图4为本发明实施例1中荧光探针分子荧光强度与温度变化关系；横坐标为温度，纵坐标为荧光强度。

图5为本发明实施例1中荧光探针分子荧光强度与fe³⁺浓度的线性关系；横坐标为fe³⁺浓度，纵坐标为荧光强度。

图6为本发明实施例1中荧光探针分子与fe³⁺的荧光滴定图，其中，横坐标为波长，纵坐标为荧光强度。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明进行详细描述，但本发明不局限于这些实施例。包封率的测定

吸取asc-j9脂质体1.0ml，加入无水乙醇破乳并且定容于10ml容量瓶中，根据hplc测定得到asc-j9的总含量a1；另取asc-j9脂质体置于离心管中，8000r/min离心45min，取上清液1ml用无水乙醇定容于10ml容量瓶中，根据hplc测定得到被脂质体包裹的asc-j9的含量a2。脂质体包封率用式(1)计算。

实施例1

asc-j9脂质体的制备：

(1)通过薄膜分散法制备asc-j9脂质体。在圆底烧瓶中依次加入天然磷脂(1000mg)，胆固醇(100mg)，二甲基姜黄素粉末10mg，加入100ml无水乙醇溶解，60℃减压旋蒸，然后加入150ml的h2o，继续60℃反应30min，直至形成悬浊液后继续60℃水浴孵化3h。

(2)将(1)中孵化好的asc-j9脂质体进行超声分散，超声分散15min后超速离心(8000rpm、45min)，取上层液体即为asc-j9脂质体，测得包封率为97％

实施例2

参照实施例1的方法，步骤(1)中加入乙腈溶解原料得到的包封率为95％。

实施例3

参照实施例1的方法，步骤(1)天然磷脂、胆固醇和asc-j9以质量比1000：100：30参与反应，asc-j9脂质体的包封率为82％。

实施例4

参照实施例1的方法，步骤(1)天然磷脂、胆固醇和asc-j9以质量比1000：200：10参与反应，asc-j9脂质体的包封率为93％。

实施例5

参照实施例1的方法，步骤(1)孵化温度为30℃，asc-j9脂质体的包封率为81％

实施例6

参照实施例1的方法，步骤(1)孵化温度为50℃，asc-j9脂质体的包封率为92％。

实施例7

参照实施例1的方法，步骤(2)超速离心条件为12000rpm、45min时，asc-j9脂质体的包封率为88％。

实施例8

实施例1获得的荧光探针对fe³⁺荧光检测的选择性。

用hplc测得的分子母液的浓度为1.0×10^-4mol/l，取5ml荧光探针分子于10ml容量瓶中，用h2o稀释至5.0×10^-5mol/l，待用。用h2o配制浓度为0.05mol/l的al³⁺、ca²⁺、na⁺、zn²⁺、k⁺、cd²⁺、pt²⁺、hg⁺、ag⁺、ni⁺、co²⁺、ba²⁺、mg²⁺、pb²⁺、mn²⁺离子溶液，用微量进样器移取0.2ml至容量瓶中，使金属离子浓度为探针浓度的20倍，以波长为440nm的激发光检测探针子对不同阴离子的响应，其测定结果如图1所示。

从图1的结果中可以发现，探针分子体系的荧光强度达到了600a.u.左右，当加入不同金属离子后，加入al³⁺后探针的荧光强度升到了900a.u.左右，表现出荧光增强现象，而加入fe³⁺后探针的荧光强度表现出明显的淬灭现象，而ca²⁺、na⁺、zn²⁺、k⁺、cd²⁺、pt²⁺、hg⁺、ag⁺、ni⁺、co²⁺、ba²⁺、mg²⁺、pb²⁺、mn²⁺等其他金属离子对该体系的荧光影响不明显，由于asc-j9脂质体本身具有荧光，加入al³⁺后荧光增强，但是不能明显、直观地观察到现象(图1a)，因此选择fe³⁺为荧光研究对象。实验表明主体分子对fe³⁺具有很强的选择性识别，通过在365nm紫外灯下观察发现(图1b)，探针分子自身发出强烈的黄光，而加入fe³⁺探针自身荧光被淬灭，而加入其他金属离子后，asc-j9脂质体的变化不明显，该结果表明：该荧光探针对fe³⁺有较好的识别作用。

实施例9

其它常见离子对实施例1获得的荧光探针检测fe³⁺的干扰实验。

离子抗干扰实验是对离子能够作为荧光探针的重要的性能指标，通过离子干扰实验可以研究探针对金属离子的选择性和灵敏度。

实验步骤：取15个10ml容量瓶分别标记1-15(1号为浓度为5.0×10^-5mol/l主体分子溶液)。分别移取0.2ml浓度为0.05mol/l金属离子溶液(al³⁺、ca²⁺、na⁺、zn²⁺、k⁺、cd²⁺、pt²⁺、hg⁺、ag⁺、ni⁺、co²⁺、ba²⁺、mg²⁺、pb²⁺、mn²⁺)到2至15号容量瓶中，然后再加入0.05mol/lfe³⁺溶液，用h2o定容，待平衡30min后在同等条件下进行荧光测试(ex＝440nm,扫描电压550v,温度298k)。

从图2可以看出，当有不同的金属离子共存时，对asc-j9脂质体识别fe³⁺的影响很小，说明asc-j9脂质体对fe³⁺具有很好的选择性识别能力和较高的抗干扰能力。

实施例10

反应时间对实施例1获得的荧光探针检测fe³⁺的影响。

取一个10ml容量瓶，移取5ml主体分子母液(1.0×10^-4mol/l)并用微量进样器移取0.2mlfe³⁺至容量瓶中，然后用h2o进行定容，并迅速进行荧光测试，测试30min内asc-j9脂质体—fe³⁺体系的荧光强度变化。从图3可以看出在加入fe³⁺2min后，荧光几乎完全淬灭，由此可见fe³⁺对asc-j9脂质体的识别较为迅速。为充分保障作用效果，最终选择5min后进行荧光测试。

实施例11

反应温度对实施例1获得的荧光探针检测fe³⁺的影响。

取一个10ml容量瓶，用1ml移液管移取1ml主体分子母液并用微量进样器移取0.2mlfe³⁺至容量瓶中，然后用h2o进行定容，并迅速进行荧光测试，测试5℃～40℃温度范围内asc-j9脂质体—fe³⁺体系的荧光强度变化。从图4可以看出温度对fe³⁺识别asc-j9脂质体的影响不大，因此为了检测方便，选择室温下进行荧光测试。

实施例12

实施例1获得的探针的荧光强度与fe³⁺浓度的线性关系。

在室温下，取不同低浓度的fe³⁺，用荧光光谱仪，得到一条工作曲线，如图5，结果表明溶液的荧光强度在5×10^-7～6×10^-6mol/l的范围内呈线性关系，对fe³⁺的检测限为1.28×10^-7mol/l(r²＝0.9974)。

实施例13

探针分子与fe³⁺的荧光滴定。

为了进一步研究主客体之间的络合性质，如图6所示，在h2o中进行荧光滴定实验，当激发波长为440nm时，探针分子自身具有较强的荧光，通过在探针分子的h2o中加入不同浓度的fe³⁺，随着fe³⁺的浓度不断增加，519nm处的荧光发射强度逐渐下降，从而探针分子对fe³⁺表现出荧光淬灭响应。

本发明通过制备含二甲基姜黄素(asc-j9)的脂质体，解决了asc-j9直接做荧光探针水溶解性差的问题，并且具有灵敏度高、检测快速的优势，进一步将asc-j9脂质体作为水溶性探针，对fe³⁺选择性荧光淬灭识别。