一种聚腺嘌呤DNA模板的荧光铜纳米粒子及其制备方法和应用与流程

本发明涉及材料科学和分析化学领域，具体为一种聚腺嘌呤dna模板的荧光铜纳米粒子及其制备方法与应用。

背景技术：

对苯醌，化学名称为1,4-苯醌或1，4-对位苯醌，又称为苯醌。作为染料中间体常用于医药和化纤工业中，也用作分析试剂用于测定氨基酸。对苯醌具有高毒性，空气中最高容许浓度0.1ppm，易挥发、升华。对眼睛、皮肤、粘膜，特别对眼角膜有强烈刺激性，长期接触会引起眼球晶状体混浊、溃疡等角膜障碍。因此发展快速、简单、灵敏的分析方法用于对苯醌的测定具有重要意义。

目前，检测对苯醌的方法主要有分光光度法、高效液相色谱法、电化学发光法、电化学方法等。但是这些方法不但操作繁琐，而且需要复杂昂贵的仪器和专职人员进行操作。尽管电化学方法具有测定快速准确、方法灵敏、准确度高、选择性和重现性较好等优点，但是检测前需要准备修饰电极，电极的准备不但过程复杂，且费时费力。因此开发低成本、操作简单、高灵敏的分析方法用于对苯醌测定显得非常必要。荧光分析方法具有成本低、仪器操作简单、灵敏度高、选择性和重现性较好、易于实现在线监测等优点，已经被广泛用于生物分析和环境监测等领域。因此，开发简单、快速、高灵敏、非标记的荧光分析方法用于检测对苯醌具有重要意义。

作为常用有机染料和半导体量子点的理想替代品，超小荧光纳米颗粒包括一些贵金属纳米簇（如金、银、铂纳米簇）在过去的十年里引起了广泛的研究兴趣。由于其具有独特的物理，电学和光学性质，超小荧光纳米颗粒已经广泛用于体外化学/生物检测和体内成像分析。特别是，以dna或寡核苷酸为模板合成的荧光金属纳米粒子作为荧光探针在生化分析和生物诊断领域表现出了极大的发展潜力。这些荧光金属纳米粒子具有许多优点，如合成方法简单，可调的荧光发射，低毒性，较高的光稳定性、良好的生物相容性。例如，富含胞嘧啶的单链dna已被筛选作为合成荧光银纳米簇的有效模板，并成功地应用于各种目标的检测，如单核苷酸突变，蛋白质，癌细胞等。然而利用聚腺嘌呤dna作为模板合成荧光铜纳米粒子的研究几乎没有报道，因此以聚腺嘌呤dna为模板合成荧光铜纳米粒子并用于生化检测的研究具有重要的实际意义。

因此，制备聚腺嘌呤dna模板的荧光铜纳米粒子，将其用于构建新型荧光分析方法，用于对苯醌的简单、快速、高灵敏检测，在环境监测等领域具有较好的应用前景。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术中的不足，本发明提供了一种能高灵敏检测对苯醌的非标记型荧光分析方法，使用聚腺嘌呤dna模板的荧光铜纳米粒子作为荧光探针。

本发明的目的是这样实现的：

一种聚腺嘌呤dna模板的荧光铜纳米粒子，以聚腺嘌呤dna作为合成模板，以抗坏血酸作为还原剂，室温下制备具有荧光性质的铜纳米粒子。

所述的聚腺嘌呤dna模板的荧光铜纳米粒子的制备方法，包括以下步骤：

（1）设计聚腺嘌呤dna探针；

（2）用三次蒸馏水将步骤（1）中制得的探针稀释到1～10μmol/l；

（3）将步骤（2）中得到的溶液稀释为mops缓冲体系，加入1～5mmol/l抗坏血酸溶液并混合均匀；

（4）在步骤（3）中得到的溶液中加入0.1～0.8mmol/l的硫酸铜溶液，室温下反应1～10min，得到荧光铜纳米粒子。

所述的探针的腺嘌呤碱基个数为不小于20；所述的探针用量为1～10μmol/l；

所述的抗坏血酸溶液用量为1～5mmol/l；所述的硫酸铜溶液用量为0.1～0.8mmol/l；

所述的步骤（3）荧光铜纳米粒子的合成时间为1～10min；

所述的聚腺嘌呤dna模板的荧光铜纳米粒子可用于对苯醌的灵敏检测，测定介质为0.02mol/lmops缓冲溶液ph7.5；采用波长扫描测定法，其测定参数为：激发波长325nm，波长扫描范围：400～650nm，激发狭缝宽度5nm，发射狭缝宽度5nm；扫描速率240nm/min；光电倍增管电压900v。

积极有益效果：（1）制备材料为不含对人体有毒的、污染环境的金属纳米材料；（2）成本低，合成方法简单，不需要复杂的探针设计和染料标记；（3）采用铜纳米粒子作为荧光探针，可以显著提高检测的灵敏度和检出限；（4）实验操作简单，重现性好，不需要复杂昂贵的大型仪器；（5）制备的铜纳米粒子稳定性好、灵敏度高、选择性好。

附图说明

图1为荧光铜纳米粒子的荧光光谱图；

图2为荧光铜纳米粒子的激发光谱和发射光谱图；

图3为荧光铜纳米粒子在不同条件下的荧光光谱图；

图中：a为无聚腺嘌呤dna模板的荧光光谱图、b为以聚腺嘌呤dna模板的荧光光谱图、a1为荧光铜纳米粒子的激发光谱、b1为荧光铜纳米粒子的发射光谱图、a2为荧光铜纳米粒子的荧光光谱图，b2为荧光铜纳米粒子存在对苯醌时的荧光光谱图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，对本发明做进一步的说明：

一种聚腺嘌呤dna模板的荧光铜纳米粒子，以聚腺嘌呤dna作为合成模板，以抗坏血酸作为还原剂，室温下制备具有荧光性质的铜纳米粒子。

所述的聚腺嘌呤dna模板的荧光铜纳米粒子的制备方法，包括以下步骤：

（1）设计聚腺嘌呤dna探针；

（2）用三次蒸馏水将步骤（1）中制得的探针稀释到1～10μmol/l；

（3）将步骤（2）中得到的溶液稀释为mops缓冲体系，加入1～5mmol/l抗坏血酸溶液并混合均匀；

（4）在步骤（3）中得到的溶液中加入0.1～0.8mmol/l的硫酸铜溶液，室温下反应1～10min，得到荧光铜纳米粒子。

所述的探针的腺嘌呤碱基个数为不小于20；所述的探针用量为1～10μmol/l；

所述的抗坏血酸溶液用量为1～5mmol/l；所述的硫酸铜溶液用量为0.1～0.8mmol/l；

所述的步骤（3）荧光铜纳米粒子的合成时间为1～10min；

所述的聚腺嘌呤dna模板的荧光铜纳米粒子可用于对苯醌的灵敏检测，测定介质为0.02mol/lmops缓冲溶液ph7.5；采用波长扫描测定法，其测定参数为：激发波长325nm，波长扫描范围：400～650nm，激发狭缝宽度5nm，发射狭缝宽度5nm；扫描速率240nm/min；光电倍增管电压900v。

实施例1

本发明聚腺嘌呤dna模板的荧光铜纳米粒子制备方法，以聚腺嘌呤dna作为合成模板，以抗坏血酸作为还原剂，室温下制备了具有荧光性质的铜纳米粒子。

聚腺嘌呤dna模板的荧光铜纳米粒子制备方法，包括以下步骤：

（1）设计聚腺嘌呤dna探针；

（2）用三次蒸馏水将步骤（1）中制得的探针稀释到1μmol/l；

（3）将步骤（2）中得到的溶液稀释为mops缓冲体系，加入1mmol/l抗坏血酸溶液并混合均匀；

（4）在步骤（3）中得到的溶液中加入0.1mmol/l的硫酸铜溶液，室温下反应2min，得到荧光铜纳米粒子。

实施例2

本发明聚腺嘌呤dna模板的荧光铜纳米粒子制备方法，以聚腺嘌呤dna作为合成模板，以抗坏血酸作为还原剂，室温下制备了具有荧光性质的铜纳米粒子。

聚腺嘌呤dna模板的荧光铜纳米粒子制备方法，包括以下步骤：

（1）设计聚腺嘌呤dna探针；

（2）用三次蒸馏水将步骤（1）中制得的探针稀释到5μmol/l；

（3）将步骤（2）中得到的溶液稀释为mops缓冲体系，加入3mmol/l抗坏血酸溶液并混合均匀；

（4）在步骤（3）中得到的溶液中加入0.5mmol/l的硫酸铜溶液，室温下反应5min，得到荧光铜纳米粒子。

实施例3

本发明聚腺嘌呤dna模板的荧光铜纳米粒子制备方法，以聚腺嘌呤dna作为合成模板，以抗坏血酸作为还原剂，室温下制备了具有荧光性质的铜纳米粒子。

聚腺嘌呤dna模板的荧光铜纳米粒子制备方法，包括以下步骤：

（1）设计聚腺嘌呤dna探针；

（2）用三次蒸馏水将步骤（1）中制得的探针稀释到10μmol/l；

（3）将步骤（2）中得到的溶液稀释为mops缓冲体系，加入5mmol/l抗坏血酸溶液并混合均匀；

（4）在步骤（3）中得到的溶液中加入0.8mmol/l的硫酸铜溶液，室温下反应10min，得到荧光铜纳米粒子。

实施例4

荧光铜纳米粒子的表征：图1为荧光铜纳米粒子的荧光光谱图，其中a为无聚腺嘌呤dna模板的荧光光谱图，b为以聚腺嘌呤dna模板的荧光光谱图，从图可以看出，只有存在聚腺嘌呤dna模板时，才会产生较强的荧光信号。图2为荧光铜纳米粒子的激发光谱和发射光谱图，从图可以看出，荧光铜纳米粒子的激发波长为325nm，发射波长为470nm，进一步说明了荧光铜纳米粒子成功制备。

实施例5

如图3所示，本发明荧光铜纳米粒子可用于对苯醌的灵敏检测，测定介质为0.02mol/lmops缓冲溶液（ph7.5）；采用波长扫描测定法，其测定参数为：激发波长325nm，波长扫描范围：400～650nm，激发狭缝宽度5nm，发射狭缝宽度5nm；扫描速率240nm/min；光电倍增管电压900v。

在图3中，曲线a2为荧光铜纳米粒子的荧光光谱图，b2为荧光铜纳米粒子存在对苯醌时的荧光光谱图。从图中可知，对苯醌对荧光铜纳米粒子具有显著的荧光猝灭作用，荧光强度较低，说明该荧光铜纳米粒子可用于对苯醌的高灵敏检测。

本发明的制备材料为不含对人体有毒的、污染环境的金属纳米材料；成本低，合成方法简单，不需要复杂的探针设计和染料标记；采用铜纳米粒子作为荧光探针，可以显著提高检测的灵敏度和检出限；实验操作简单，重现性好，不需要复杂昂贵的大型仪器；制备的铜纳米粒子稳定性好、灵敏度高、选择性好。

以上实施例仅用于说明本发明的优选实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在所述领域普通技术人员所具备的知识范围内，本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替代和改进等，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围之内。