一种硫氢根离子纳米探针材料及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于纳米发光材料技术领域，具体涉及一种硫氢根离子纳米探针材料及其 制备方法及其在生物检测和成像中的应用。
【背景技术】
[0002] 硫化氢在正常情况下是一种无色、易燃的酸性气体，浓度低时带恶臭，气味如臭 蛋;浓度高时反而没有气味（因为高浓度的硫化氢可以麻痹嗅觉神经）。同时，硫化氢是一种 急性剧毒，短期内吸入高浓度的硫化氢后出现流泪、眼痛、眼内异物感等现象，重者可出现 脑水肿、肺水肿，极高浓度（l〇〇〇Mg/m 3以上)时可在数秒内突然昏迷，发生闪电型死亡;并且 长期低浓度接触，可引起神经衰弱综合症和植物神经功能紊乱。然而，研究发现硫化氢在哺 乳动物体内广泛存在，而且具有重要的细胞保护作用，例如内源性H 2S能保护大鼠心脏对抗 缺血-再灌注引起的损伤。所以研究硫化氢的具体生理机制具有非常重要的意义。
[0003] 由于硫化氢对人类健康非常重要，所以准确的确定硫化氢的浓度也是非常必要 的。目前，检测硫化氢的报道的方法有：电化学分析法(Electroanalysis . 2000，18，1453-1460)，比色法（Commun · 2009，7390-7392)，荧光分析法（Chem. Commun，2012，48，10529-10531)等。但是都存在一些问题，例如：电化学分析法与比色法检测前样品处理麻烦，且不 能用于活细胞中含量的检测。目前，设计合成的检测硫化氢的荧光探针的发射波长都集中 在500-650nm，在活体细胞中硫化氢的检测，虽然有报道合成了近红外探针，但由于自身存 在的缺陷，还没有实现在活体中检测硫化氢。
[0004] 在新型的纳米探针当中，相对于有机染料，金纳米簇由于其粒径小(小于2nm)从而 具有独特的光物理性质，例如长寿命(Anal. Chem，2015,216-229)，好的生物相溶性，大 Stokes位移等。
[0005] 由于一般有机分子难溶于水，毒性大，因此，随着纳米技术的发展，设计合成新型 的硫氢根纳米探针来解决医学上的难题是十分必要的。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于改善现有存在的技术问题，如毒性大、不能在活体细胞中检测 硫化氢、光稳定性差等问题，提供一种具有较好水溶性及长发光寿命的硫氢根离子纳米探 针材料及其制备方法，以及在其生物检测和成像中的应用。
[0007] -种硫氢根离子纳米探针材料，其主要包括金纳米簇以及对硫氢根离子具有响应 的荧光小分子，具体结构为：
[0008]
[0009] 其中：?表示11-巯基十一烷酸一~z表示壳聚糖分子；@表示氯金酸；穆表示 对硫氢根离子具有响应的焚光小分子。
[0010] 硫氢根离子纳米探针材料的制备方法，该方法包括以下步骤:首先利用还原法制 备金纳米簇，其中金纳米簇以11-巯基十一烷酸为配体;然后利用1-乙基-(3-二甲基氨基丙 基)碳酰二亚胺(EDC)和N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)活化金纳米簇，结合壳聚糖分子具有较多 的氨基分子，再利用酰胺反应，在金纳米簇外面包裹一层壳聚糖分子;最后利用壳聚糖上未 反应完的氨基分子，通过酰胺反应，将对硫氢根离子具有响应的荧光小分子通过共价键方 式修饰到金纳米簇表面，最终得到具有较好水溶性的硫氢根离子纳米探针，具体如下：
[0011] S1.制备以^^一巯基烷酸为配体的金纳米簇(Au麵UA):将11-MUA和NaOH完全溶解 于水中，再加入HAuCl4和THPC，在室温下搅拌2h后加入NaCl水溶液，再离心处理15min，去除 上清液，沉淀用水和乙醇溶液(V水:V乙醇=2:1)洗涤，得到最终提纯产物AuOMUA;
[0012] S2.对获得的AuOMUA修饰上壳聚糖分子，得到金纳米簇(AuOMUAOCSa):将上述得到 的AuOMUA溶液加入1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺和N-羟基琥珀酰亚胺甲醇溶液 活化4h，再加入lmg/mL壳聚糖的PBS溶液，室温下搅拌24h，再离心处理除去未接枝的壳聚 糖；
[0013] S3.对AuiMUAOCSa修饰上对硫氢根具有响应的小分子金纳米簇（Au@MUA@CSa@ Dye):将染料溶于甲醇中溶解，加入1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺(EDC)和N-羟 基琥珀酰亚胺(NHS)活化4h后，将修饰后的金纳米簇产物加入到上述溶液中搅拌24h，再离 心处理得到最终产物。
[0014] 其中：步骤S1中所述离心处理的离心力为6000g，步骤S2及S3中所述的离心处理， 其转速为20000rpm/min，时长为50min;
[0015] 所述步骤S1所制备出的金纳米簇粒径为1~2nm;
[0016]所述步骤S2中修饰壳聚糖分子后的金纳米簇材料粒径为1~2nm;
[0017] 所述步骤S3中修饰对硫氢根离子具有响应的荧光小分子后金纳米簇材料粒径为1 ~2nm〇
[0018] 硫氢根离子纳米探针材料具有较好的水溶性，从而可应用于生物检测上。
[0019] 硫氢根离子纳米探针材料具有长发光寿命，同时结合时间分辨技术，可以实现在 生物成像中消除背景荧光干扰，从而可应用于生物成像上。
[0020] 有益效果:本发明相较于现有的技术具有以下优点：
[0021] 1.所制备的金纳米簇粒径小，尺寸在1~2nm，且分散性很好；
[0022] 2.所制备的金纳米簇和对硫氢根响应的染料分子构成能量主/客体体系；
[0023] 3.所制备的水溶性金纳米簇探针，可以实现对溶液和细胞内硫氢根值的检测；
[0024] 4.具有长发光寿命的金纳米簇纳米探针结合时间分辨技术，可以实现在生物成像
[0025] 中消除背景荧光干扰，从而更好实现其在生物成像中的应用。
【附图说明】
[0026] 为了使本发明更直观且易于理解，下面结合本发明具体实例以及相关数据，对本 发明进行进一步的说明：
[0027] 图1.硫氢根离子纳米探针材料制备示意图；
[0028] 图2.硫氢根离子纳米探针材料透射电镜图片；
[0029] 图3.硫氢根离子纳米探针材料制备对硫氢根离子的发射光谱响应；
[0030] 图4.硫氢根离子纳米探针材料对不同阴离子的响应。
【具体实施方式】
[0031] 为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明附图对本发明 实施方式做进一步的说明：
[0032] 下列实施例中所述的有关试剂均是市售(十一巯基烷酸，氯金酸，壳聚糖，EDC(1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐），NHS(N-羟基丁二酰亚胺），80%THPC(四羟甲 基氯化磷）），使用前未经任何处理。
[0033]实施例1. 一种硫氢根离子纳米探针材料，具体制备路线如下：
[0034] S1.制备以^^