钙钛矿纳米晶在制备用于肿瘤诊断或治疗的探针中的应用的制作方法

文档序号:33559451发布日期:2023-03-22 13:34阅读:149来源:国知局
钙钛矿纳米晶在制备用于肿瘤诊断或治疗的探针中的应用的制作方法

1.本发明属于免疫检测技术领域,涉及一种钙钛矿纳米晶在制备用于肿瘤诊断或治疗的探针中的应用,具体为一种脑胶质瘤快速病理诊断手段,包含一种快速检测脑胶质瘤细胞、组织切片以及活体组织快速成像的方法。


背景技术:

2.脑胶质瘤是神经系统中常的疾病之一,因其易于侵袭和转移扩散的特点,表现出较高的复发率和致死率,术中mri成像,近红外荧光成像以及超声等多种方式相结合的多模态成像是引导肿瘤切除常见的方法。mri成像可提供良好的分辨率和准确度,但不提供实时连续引导,且花费昂贵;超声是便携,低成本,但在术中成像对比度和分辨率有限,难以精准实时检测。因此,荧光成像在外科手术中检测肿瘤方面极具优势,不仅可实时成像,分辨率高,精准度高,且可以对肿瘤细胞提供实时和直接视觉引导。
3.随着快速实时术中肿瘤细胞检测需求的不断增长,对荧光生物检测探针的要求也越来越高。尽管许多研究已经使用诸如一些传统的荧光物质来指导神经胶质瘤的切除,但荧光稳定性差、荧光效率低已满足不了高荧光效率、窄发射、低干扰等检测要求,因此开发一种高荧光强度、窄发射、生物相容性好的新型纳米生物检测探针具有重大意义。
4.钙钛矿纳米晶体材料由于其材料本身的尺寸效应和量子限域,成为现有材料中量子产率最高的荧光标记材料。且钙钛矿纳米晶体材料还具有发射峰窄(《20nm)、发射峰位可控、激发波长范围广、易于合成等优势。但是钙钛矿量子点不耐水和氧,从而严重制约了其在生物科学和医学等诸多领域的应用和发展。因此,如何对钙钛矿量子点进行改性,以构建一种能够充分发挥材料优势且具有生物相容性好的纳米生物探针是亟待解决的。这里,我们提出一种水溶性端羧基聚乳酸-羟基乙酸共聚物包覆钙钛矿量子点的制备方法,在保留高量子产率(plqy=70%)的同时保持耐水氧性能(》200天)。该水溶性钙钛矿纳米晶可通过静电相互作用与脑胶质瘤细胞膜上受体特异性结合的氯毒素抗体偶联,形成水相高荧光强度钙钛矿纳米晶探针。因其可特异性识别胶质瘤细胞,从而可区分肿瘤组织,癌旁组织与正常组织,可实现肿瘤切除的实时和直接视觉指导。
5.脑胶质瘤是对神经功能影响最大、最直接的神经外科疾病。脑胶质瘤具有较高的侵袭性和毗邻重要神经功能结构的特点,术中难以精准切除;即便采取手术及放化疗等治疗措施,预后依然较差,大部分脑胶质瘤患者在接受综合治疗后仍容易复发。因此,如何实现快速术边辅助外科医生实现脑胶质瘤的精准切除成为一个重要难题。
6.目前,术中辅助脑胶质瘤成像主要依赖于mri、ct、荧光等成像技术。荧光成像不仅可实时成像,分辨率高,精准度高,且可以对肿瘤细胞提供实时和直接视觉引导。近年来,随着纳米技术的发展,不同种类的纳米材料作为探针用于荧光成像。借助于功能化纳米材料的独特优势,荧光成像已显示出在脑胶质瘤精准诊疗中的巨大优势,展现出广阔的临床应用前景。
7.随着生物检测需求的日益增加,纳米复合探针呈现出多元化的发展态势。纳米荧
光探针可以实现靶向物质的快速识别,因此,非常适合于靶向物质的现场实时检测。第一代荧光标记材料如荧光色素、异硫氰酸荧光素、罗丹明6g均具有较高的光致发光量子产率,但上述荧光标记材料的发射峰宽均超过50nm,从而严重限制了其在多目标检测物实时检测上的应用。第二代荧光标记材料为量子点,与传统的荧光分子相比,其具有对称而窄的发射峰、大斯托克斯位移、高量子产率以及尺寸依赖的发射光谱等优势。并且受到量子限域的影响,可以通过改变量子点的尺寸及元素组成将量子点的发射峰位调节至近红外光(nir)区域。基于上述优异性能,在生物应用领域内量子点具有其他传统荧光标记材料不可比拟的作用。同时随着量子点合成方法的不断发展进步,量子点能够与多种纳米材料结合,以进一步降低量子点的生物毒性,并使得基于量子点的生物小分子检测方法受到了广泛的关注,尤其是基于重金属cd的量子点。然而,通过上述方法仍难以获得30nm以下峰宽的量子点。
8.钙钛矿纳米晶体材料由于其材料本身的尺寸效应和量子限域,成为现有材料中量子产率最高的荧光标记材料。且钙钛矿纳米晶体材料还具有发射峰窄(《20nm)、发射峰位可控、激发波长范围广、易于合成等优势。但是钙钛矿量子点不耐水和氧,从而严重制约了其在生物科学和医学等诸多领域的应用和发展。
9.随着化学、材料学、生物学等领域的发展,纳米生物技术的研究和应用得到了越来越多研究者的关注,尤其是在生物分析领域。纳米材料得益于其形貌尺寸可控,表面官能团的可修饰性及独特的光学性质,在生物小分子分析领域占据重要地位。相较于传统的检测探针,纳米生物复合探针具有多功能复合、多检测通道、易于信号放大、制备简便等诸多优越性。特别值得关注的是,多种纳米生物探针具有优越的光学性质,可以利用常规光学设备实现生物检测,甚至可以实现裸眼检测。
10.荧光免疫分析技术是指利用荧光物质对抗体或者抗原分子进行标记,与待分析物的特异性结合后,报告荧光信号,实现对目标分析物的定性或定量检测。纳米荧光探针因其高灵敏度、高特异性且检测仪器简便、低廉的优势,在生物检测、传感和药物分子识别等领域得到了广泛的研究。随着多目标检测物需求的不断增长,对生物检测探针的要求也越来越高。传统的纳米生物探针已满足不了高荧光效率、窄发射、低干扰等检测要求,因此开发一种高荧光强度、窄发射、生物相容性好的新型纳米生物检测探针具有重大意义。
11.钙钛矿量子点材料相比于传统的荧光材料,具有量子产率高、发射峰窄、斯托克斯位移大、表面易修饰等优势,成为热点研究对象。但是钙钛矿量子点不耐水氧,从而限制了其在生物科学和医学等研究领应用。因此,如何对钙钛矿量子点进行改性,以构建一种能够充分发挥材料优势且具有生物相容性好的纳米生物探针是亟待解决的。


技术实现要素:

12.本发明的目的在于提供一种钙钛矿纳米晶在制备用于肿瘤诊断或治疗的探针中的应用。
13.所述应用中的所述钙钛矿纳米晶包括钙钛矿量子点和包覆在所述钙钛矿量子点表面的脂质体材料。
14.所述脂质体包覆材料优选为dppc、dppe、dspc及其衍生物。
15.所述脂质体包覆材料进一步优选为dspc-peg、dppc-peg、dppe-peg。
16.所述脂质体包覆材料最优选为dspc-peg-cooh。
17.上述所述钙钛矿量子点优选为cspbbr3钙钛矿量子点。
18.上述应用中的所述探针为钙钛矿纳米晶标记的生物材料;所述生物材料为抗体、适配体、多肽中的一种、两种或多种。
19.上述应用中的所述肿瘤优选为脑胶质瘤。
20.上述应用中的所述生物材料优选为特异性识别脑胶质瘤组织的抗体、适配体或多肽。
21.所述生物材料进一步优选为氯毒素、idh异柠檬酸盐脱氢酶ⅰ、胶质纤维酸性蛋白抗体、anti-atrx、兔抗人h3k27me3多克隆抗体中的至少一种。
22.上述应用中所述水溶性钙钛矿纳米晶的光谱范围优选为470~650nm。
23.上述应用中所述水溶性钙钛矿纳米晶的粒径优选为100-200nm。
24.上述应用中所述钙钛矿纳米晶由脂质体材料与钙钛矿量子点加热搅拌反应得到。
25.本发明的目的在于提供一种水溶性钙钛矿纳米晶探针制备方法及其在脑胶质瘤细胞成像应用。
26.本发明提供的水溶性钙钛矿量子点纳米材料,包括钙钛矿量子点和包覆在所述钙钛矿量子点表面的端羧基聚乳酸-羟基乙酸共聚物(oh-plga-cooh)。
27.根据本发明的实施方案,所述水溶性纳米材料为纳米晶。
28.根据本发明的实施方案,所述钙钛矿量子点的平均粒径为5~20nm,例如10~15nm;示例性地,所述量子点的平均粒径为12nm。
29.根据本发明的实施方案,所述水溶性钙钛矿纳米材料的平均粒径大于所述钙钛矿量子点的平均粒径,例如5~100nm,优选10~80nm,示例性地,10nm、15nm、20nm、30nm、40nm、50nm、60nm、70nm、80nm、90nm。
30.根据本发明的具体实施方案,所述水溶性钙钛矿纳米材料的平均粒径为70nm。
31.根据本发明的实施方案,所述包覆可以为完全包覆。
32.根据本发明的实施方案,所述水溶性钙钛矿纳米晶由端羧基聚乳酸-羟基乙酸共聚物(oh-plga-cooh)包覆在cspbbr3钙钛矿量子点表面制备得到。
33.根据本发明的实施方案,所述量子点可以为钙钛矿量子点、碳量子点、镉量子点、硫化锌量子点或硫量子点等,优选为cspbbr3钙钛矿量子点。
34.根据本发明的实施方案,所述cspbbr3钙钛矿量子点在可见光下呈黄色,在紫外光(例如365nm激发)下呈绿色。
35.根据本发明的实施方案,所述端羧基聚乳酸-羟基乙酸共聚物(oh-plga-cooh)的数均分子量为100~200000,优选为110000。优选地,所述端羧基聚乳酸-羟基乙酸共聚物中由外消旋丙交酯(dlla)与乙交酯(ga)无规共聚合成,所述外消旋丙交酯(dlla)与乙交酯(ga)的比例百分比为(50~90):(10~50),优选为90:10、75:25、80:20、60:40、50:50。
36.根据本发明示例性地实施方案,所述水溶性量子点纳米材料为所述水溶性钙钛矿纳米材料,记为p-pqds,其包括cspbbr3钙钛矿量子点和包覆在所述cspbbr3钙钛矿量子点表面的端羧基聚乳酸-羟基乙酸共聚物(oh-plga-cooh)。
37.根据本发明的实施方案,所述水溶性量子点纳米材料具有与量子点几乎相同的光学性质;例如,p-pqds具有与cspbbr3钙钛矿量子点几乎相同的光学性质。
38.为克服现有荧光成像技术复杂及周期长的不足,本发明提供了一种快速检测脑胶
质瘤细胞、组织切片以及活体组织快速病理诊断手段,该诊断方法具有高灵敏度、快速检测、简便、直观等特点。该诊断方法采用水溶性钙钛矿纳米晶材料作为荧光标签,快速反应识别肿瘤区域(包括细胞、组织切片和活体组织),在简单手持紫外灯照射下,判断检测结果,这大大提高检测肿瘤细胞或组织的效率,在临床术边辅助肿瘤切除上具有指导意义。
39.本发明的技术方案如下:
40.该诊断方法是通过使用水溶性钙钛矿纳米晶材料作为荧光标签,与靶向脑胶质瘤的生物材料偶联,形成钙钛矿基探针,用于脑胶质瘤的细胞层面、组织切片和活体组织层面上快速10min成像,提供一种临床术中旁边辅助肿瘤切除快速病理诊断手段。
41.所述钙钛矿纳米晶材料为全无机钙钛矿量子点(cspbbr3)。
42.其中,所述cspbbr3钙钛矿量子点在可见光下呈浅黄色,在紫外光(例如365nm激发)下呈绿色。
43.所述水溶性钙钛矿纳米晶包括全无机钙钛矿量子点(cspbbr3)和包覆在所述钙钛矿量子点表面的脂质体材料;
44.所述生物材料选自靶向脑胶质瘤的抗体、适配体、多肽中的一种、两种或更多种。例如:氯毒素(ctx)、idh异柠檬酸盐脱氢酶ⅰ(idh-1)、胶质纤维酸性蛋白抗体(gfap)、anti-atrx、兔抗人h3k27me3多克隆抗体等中的至少一种,优选地,为氯毒素(ctx)。
45.所述脂质体包覆材料为dppc(二棕榈酰磷脂酰胆碱)、dppe(二棕榈酰磷脂酰乙醇胺)、dspc(二硬脂酰磷脂酰胆碱)等物质及其衍生物;例如:dspc-peg(二硬脂酰磷脂酰胆碱聚乙二醇)、dppc-peg(二棕榈酰磷脂酰胆碱聚乙二醇)、dppe-peg(二棕榈酰磷脂酰乙醇胺聚乙二醇),优选地,带-cooh、-nh2和-sh为的dspc-peg-cooh(端基修饰羧基的二硬脂酰磷脂酰胆碱聚乙二醇)。
46.根据本发明的实施方案,所述水溶性钙钛矿纳米晶的光谱范围为470~650nm,例如,480nm、520nm、580nm、650nm,优选地,水溶性钙钛矿纳米晶的光谱位置为520nm。
47.根据本发明的实施方案,所述水溶性钙钛矿纳米晶的粒径为100-200nm,例如,100nm、150nm或200nm,优选地,所述水溶性钙钛矿纳米晶的粒径为100nm。
48.根据本发明的实施方案,所述钙钛矿量子点的平均粒径为5~20nm,例如为10~15nm;示例性地,所述钙钛矿量子点的平均粒径为5nm、10nm、12nm、15nm。
49.根据本发明的实施方案,所述钙钛矿量子点与脂质体材料的质量比(mg:mg)为116:(25~50);例如可以为116:(25~40)。例如,可以为116:25、116:30、116:35、116:40。
50.根据本发明的实施方案,所述包覆为完全包覆。例如,当所述钙钛矿量子点与dspc-peg-cooh(端基修饰羧基的二硬脂酰磷脂酰胆碱聚乙二醇)的质量比(mg:mg)至少为116:25时,可以实现完全包覆。
51.根据本发明的实施方案,所述dspc-peg-cooh(端基修饰羧基的二硬脂酰磷脂酰胆碱聚乙二醇)的重均分子量为1000-20000,例如为3400-20000,再例如为3400。
52.根据本发明的实施方案,所述水溶性钙钛矿纳米晶包括cspbbr3钙钛矿量子点和包覆在所述cspbbr3钙钛矿量子点表面的dspc-peg-cooh(端基修饰羧基的二硬脂酰磷脂酰胆碱聚乙二醇),记为d-pncs。
53.根据本发明的实施方案,所述水溶性钙钛矿纳米晶具有与钙钛矿量子点几乎相同的光学性质;例如,d-pncs具有与cspbbr3钙钛矿量子点几乎相同的光学性质。
54.根据本发明的实施方案,所述水溶性钙钛矿纳米晶的制备方法包括如下步骤:将端基修饰羧基的二硬脂酰磷脂酰胆碱聚乙二醇与钙钛矿量子点加热搅拌反应,得到所述水溶性钙钛矿纳米晶。
55.根据本发明的实施方案,所述水溶性钙钛矿纳米晶的制备方法,具体包括如下步骤:
56.(a1)将制备钙钛矿量子点的原料与端基修饰羧基的二硬脂酰磷脂酰胆碱聚乙二醇在溶剂中混合溶解后,加入有机配体,形成稳定溶液;
57.(a2)将步骤(a1)中所述稳定溶液加入到反溶剂中,加热反应,利用反溶剂过饱和法析出水溶性钙钛矿纳米晶,制备得到水溶性钙钛矿纳米晶。
58.根据本发明的实施方案,所述钙钛矿量子点为cspbbr3钙钛矿量子点时,所述制备钙钛矿量子点的原料例如为csbr和pbbr2。
59.其中,所述cspbbr3钙钛矿量子点可以采用本领域已知方法制备得到。
60.根据本发明的实施方案,步骤(a1)中,对于制备钙钛矿量子点的原料与端基修饰羧基的二硬脂酰磷脂酰胆碱聚乙二醇的混合顺序不做限定,例如可以同时将制备钙钛矿量子点的原料与端基修饰羧基的二硬脂酰磷脂酰胆碱聚乙二醇加入溶剂中,也可以先将制备钙钛矿量子点的原料加入溶剂中,再向溶剂中加入端基修饰羧基的二硬脂酰磷脂酰胆碱聚乙二醇。
61.根据本发明的实施方案,步骤(a1)中,所述制备钙钛矿量子点的原料的质量之和与端基修饰羧基的二硬脂酰磷脂酰胆碱聚乙二醇(dspc-peg-cooh)的质量的比(mg:mg)为116:(25~50);例如可以为116:(25~40)。
62.根据本发明的实施方案,步骤(a1)中,所述端基修饰羧基的二硬脂酰磷脂酰胆碱聚乙二醇与溶剂的质量体积比为(10~30)mg:1ml,例如为10mg:1ml、15mg:1ml、18mg:1ml、20mg:1ml、25mg:1ml或30mg:1ml。
63.根据本发明的实施方案,步骤(a1)中,所述溶剂可以选自n,n-二甲基甲酰胺(dmf)、二甲基亚砜(dmso)中的一种或两种。
64.根据本发明的实施方案,步骤(a1)中,所述有机配体可以选自油酸、油胺、辛胺、辛酸中的至少一种,例如为油酸和油胺的任意比例的混合物。
65.优选地,所述有机配体与溶剂的体积之比为(0.5~5):10,例如(1~3):10,示例性为0.5:10、1:10、1.5:10、2:10、2.5:10、3:10、4:10或5:10。
66.根据本发明的实施方案,步骤(a1)在全空气法合成。
67.根据本发明的实施方案,步骤(a2)中,所述反溶剂选自甲苯、氯苯、正己烷中的至少一种。
68.根据本发明的实施方案,步骤(a2)包括:先将步骤(a1)中所述稳定溶液滴加到反溶剂中,得到水溶性钙钛矿纳米晶;加热反应,反应结束后,通过高速离心方式收集沉淀物,进行水中超声分散,得到水溶性钙钛矿纳米晶。
69.优选地,所述稳定溶液与反溶剂的体积之比为(0.1~5):10,例如为(0.5~3):10。
70.优选地,所述滴加为逐滴缓慢滴加,例如滴加速度为3~10μl/s,示例性地为3μl/s、5μl/s、10μl/s。
71.优选地,所述滴加在剧烈搅拌反溶剂的条件下进行。例如搅拌速度为800~1000r,
示例性地为800r、850r、900r、950r、1000r。
72.优选地,将所述水溶性钙钛矿纳米晶溶液加入到过量的反溶剂中,加热搅拌反应,析出得到所述水溶性钙钛矿纳米晶。
73.例如,搅拌的时间为2-5h,比如2h、3h、4h、5h。例如,反应的温度为40~60℃、例如40~50℃,比如30、40℃、45℃、50℃、60℃。
74.根据本发明的实施方案,所述试水溶性钙钛矿纳米晶材料可用手持紫外灯激发,呈现绿色荧光。
75.进一步地,所述紫外灯的波长范围为320~450nm,优选为365nm。
76.进一步地,所述紫外灯的功率为10~50w,优选为10w。
77.根据本发明的实施方案,所述水溶性钙钛矿纳米晶荧光材料与靶向脑胶质瘤的生物材料偶联形成探针的制备方法包括如下步骤:
78.(1)将水溶性钙钛矿纳米晶(d-pncs)粉末分散到超纯水(ph=6.2~6.8)中,超声分散均匀。
79.(2)向步骤(1)中加入生物材料混合,收集有荧光的部分,制备得到探针溶液。
80.根据本发明的实施方案,所述检测探针是通过调控溶液ph,将带有强正电荷的钙钛矿纳米晶材料与带负电荷靶向脑胶质瘤的生物材料通过静电作用结合。
81.根据本发明的实施方案,所述探针保存在稀释剂中;所述稀释液为含有0.01~0.1wt%曲拉通x-100的超纯水。示例性地,超纯水的ph为6.2~6.8。
82.根据本发明的实施方案,还可以将得到的检测液冷藏保存。比如,所述冷藏保存的温度为1~5℃,例如1℃、2℃、3℃、4℃或5℃。
83.根据本发明的实施方案,步骤(1)中,超声5-10min,例如1min、2min、3min、4min、5min、8min、10min。
84.作为本发明的一种优选实施方案,所述探针的制备方法包括如下步骤:
85.a、取d-pncs(例如波长为520nm)溶于超纯水中,超声5min,使其均匀分散在溶剂中。
86.b、加入抗体(例如抗体为氯毒素ctx),摇床37℃,反应10min;
87.c、反应结束后,用分子截留量30~100kda的超滤离心管浓缩至30~100ul,然后采用凝胶尺寸排阻法对浓缩液进行纯化,收集有荧光的部分,再用超滤离心管浓缩后保存于稀释剂中(含0.05%曲拉通x-100),4℃保存备用,即得探针溶液。
88.本发明还提供上述一种脑胶质瘤快速诊断手段在医学检测、医学诊疗等领域中的应用,优选地,用于检测脑胶质瘤细胞、组织切片和活体组织成像。
89.本发明还提供一种上述诊断手段的具体步骤为:
90.取上述探针溶液滴加到待检测物质上反应,采用手持紫外灯照射,观察目标待检测物质上是否出现荧光。
91.根据本发明的实施方案,探针的加入量为100~300μl。
92.根据本发明的实施方案,反应的温度为室温;反应的时间为5~15min,示例性地,反应的时间为10min。
93.根据本发明的实施方案,反应完成后,可以采用冲洗液冲洗目标待检测物质;所述冲洗液为超纯水或生理盐水。
94.根据本发明的实施方案,紫外光的波长为320~450nm。
95.作为本发明的一种优选地实施方案,所述使用方法例如为:取200μl上述检测液滴加目标待检测物质上,室温反应10min,反应后冲洗液冲洗5-6次,手持紫外灯成像观察。
96.根据本发明的实施方案,目标检测物质可以为脑胶质瘤细胞、脑胶质瘤切片术中冰冻切片、石蜡切片以及脑胶质瘤术中切除的活体组织。
97.本发明诊断方法的评测标准为:用激发水溶性钙钛矿纳米晶的光源范围在320~450nm的普通手持紫外灯照射组织区域,根据抗体抗原特异性识别原理,当目标待检测物质中含有脑胶质瘤组织区域的相关抗原,检测液滴加到组织区域,反应10min后,使用冲洗液对检测液进行冲洗5-6次,手持紫外灯激发照射下肿瘤区域出现荧光,检测结果为脑胶质瘤肿瘤区域;反之,目标待检测物质为正常组织即未含有脑胶质瘤区域的相关抗原,手持紫外灯激发照射下肿瘤区域无荧光,检测结果为正常组织区域即非肿瘤区域。
98.荧光强度越高说明待检测组织切片中含有脑胶质瘤癌变程度越高,反之,荧光强度越低说明癌变程度越低。
99.本发明还提供上述水溶性钙钛矿量子点纳米材料的制备方法,包括如下步骤:以端羧基聚乳酸-羟基乙酸共聚物(oh-plga-cooh)对钙钛矿量子点的表面进行包覆,得到所述水溶性钙钛矿量子点纳米材料。
100.根据本发明的实施方案,所述水溶性钙钛矿量子点纳米材料的制备方法,包括如下步骤:
101.(a1)将量子点的制备原料与端羧基聚乳酸-羟基乙酸共聚物在溶剂中混合,待完全溶解后,加入配体材料,形成稳定溶液;
102.(a2)将上述稳定溶液加入到反溶剂中,利用反溶剂过饱和法析出所述水溶性钙钛矿纳米晶材料,通过高速离心方式收集沉淀物,进行水中超声分散,得到水溶性钙钛矿纳米晶材料。
103.根据本发明的实施方案,步骤(a1)中,所述钙钛矿量子点具有如上文所述的含义。根据所用的钙钛矿量子点,可以选择制备原料。例如,cspbbr3钙钛矿量子点的制备原料为csbr和pbbr2。
104.其中,所述钙钛矿量子点可以采用本领域已知方法制备得到。
105.根据本发明的实施方案,步骤(a1)中,对于量子点的制备原料与端羧基聚乳酸-羟基乙酸共聚物的混合顺序不做限定,例如可以同时将量子点的制备原料与端羧基聚乳酸-羟基乙酸共聚物加入溶剂中,也可以先将量子点的制备原料加入溶剂中,再向溶剂中加入端羧基聚乳酸-羟基乙酸共聚物。
106.根据本发明的实施方案,步骤(a1)中,所述钙钛矿量子点和端羧基聚乳酸-羟基乙酸共聚物(oh-plga-cooh)的摩尔比或摩尔质量比为1mol:(300~600)mg,例如为0.2mol:90mg。
107.根据本发明的实施方案,步骤(a1)中,所述端羧基聚乳酸-羟基乙酸共聚物与溶剂的质量体积比为(5~30)mg:1ml,例如为90mg:5ml。
108.根据本发明的实施方案,步骤(a1)中,所述溶剂可以选自的n,n-二甲基二酰胺(dmf)、二甲基亚砜(dmso)中的一种或两种。
109.根据本发明的实施方案,步骤(a1)中,所述配体材料可以选自油酸、油胺和/或辛
胺,优选为油酸和油胺。
110.优选地,所述配体材料的加入量与溶剂的体积之比为(0.5~5):10,例如(1~3):10,示例性为0.75:5。
111.根据本发明的实施方案,步骤(a1)在无水无氧条件下进行。优选为惰性气氛中进行,例如氮气。
112.根据本发明的实施方案,步骤(a2)中,所述反溶剂选自甲苯、氯苯、正己烷中的至少一种。
113.根据本发明的实施方案,步骤(a2)包括:先将所述稳定溶液滴加到反溶剂中,得到水溶性钙钛矿量子点纳米材料溶液;通过高速离心方式收集沉淀物,进行水中超声分散,得到水溶性钙钛矿纳米晶材料。优选地,所述稳定溶液与反溶剂的体积之比为(0.1~5):10,例如为(0.5~3):10。
114.优选地,所述滴加为逐滴缓慢滴加。
115.优选地,所述滴加在剧烈搅拌反溶剂的条件下进行。
116.优选地,所述水溶性钙钛矿量子点纳米材料溶液与反溶剂的体积之比为(0.5~3):15,例如为(1~2.5):15。
117.优选地,将所述水溶性钙钛矿量子点纳米材料溶液加入到过量的反溶剂中,加热搅拌反应,析出得到所述水溶性钙钛矿量子点纳米材料。例如,搅拌反应的时间为5-10h,比如5h、7h、8h、10h。例如,搅拌反应的温度为30~60℃、例如40~50℃,比如30、40℃、42℃、45℃、48℃、50℃、60℃。
118.根据本发明的实施方案,所述水溶性钙钛矿量子点纳米材料的制备方法还包括步骤(a3),从溶液体系中将析出的水溶性钙钛矿量子点纳米材料分离出来,干燥,得到固态的水溶性钙钛矿纳米晶材料。
119.根据本发明的实施方案,所述水溶性钙钛矿量子点纳米材料的制备方法还包括步骤(a4),将步骤(a3)得到的固态的水溶性钙钛矿量子点纳米材料分散在水中,得到水溶性钙钛矿纳米晶溶液。
120.本发明还提供由上述方法制备得到的水溶性钙钛矿纳米晶溶液。
121.本发明还提供上述水溶性量子点钙钛矿纳米材料在医疗诊断探针或试剂盒中的应用。例如,所述医疗诊断探针可以为荧光生物检测探针或细胞成像探针。
122.本发明还提供一种纳米探针,所述纳米探针包含所述水溶性量子点纳米材料。
123.本发明本发明属于材料学及生物医学领域,涉及一种水溶性钙钛矿纳米晶探针及其制备方法和脑胶质瘤细胞成像应用,具体涉及一种在水体系中长期稳定存在的钙钛矿纳米晶探针及其制备方法和脑胶质瘤细胞成像应用。
124.根据本发明的实施方案,所述纳米探针为所述水溶性量子点纳米材料标记的生物材料,由所述水溶性量子点钙钛矿纳米材料与生物材料偶联形成。
125.根据本发明的实施方案,所述生物材料可以选自抗体、适配体、多肽等中的一种、两种或更多种,优选为多肽。示例性地,所述生物材料为多肽;例如氯毒素多肽。
126.根据本发明的实施方案,所述纳米探针在365
±
5nm激发下,可在500~540nm范围内产生强荧光,在515
±
5nm产生最强发射。
127.根据本发明示例性地方案,所述纳米探针为水溶性钙钛矿纳米材料p-pqds标记的
氯毒素多肽,由p-pqds与氯毒素多肽静电相互作用形成。
128.根据本发明的实施方案,水溶性量子点纳米材料与生物材料的质量比为(10~50):1,优选为20:1。
129.根据本发明的实施方案,所述纳米探针的平均粒径在20~100nm,优选为50nm。
130.本发明还提供上述纳米探针的制备方法,所述制备方法包括将水溶性钙钛矿纳米晶和生物材料偶联形成所述纳米探针。
131.根据本发明的实施方案,所述制备方法包括如下步骤:将水溶性钙钛矿纳米晶材料与生物材料直接混合,通过强电荷差异静电相互作用,得到所述纳米探针;
132.所述水溶性钙钛矿纳米晶材料和生物材料具有如上文所述的含义。
133.根据本发明的实施方案,所述交联反应剂液中的溶剂为超纯水溶液(例如ph=6.42)。
134.根据本发明的实施方案,所述生物材料和水溶性量子点钙钛矿纳米材料的质量比为1:(10~50),例如为1:20。
135.根据本发明的实施方案,步骤(b2)中还包括将得到的纳米探针冷藏保存。比如,所述冷藏保存的温度为1~5℃,例如1℃、2℃、3℃、4℃、5℃。
136.本发明还提供由上述方法制备得到的纳米探针。
137.本发明还提供一种试剂盒,所述试剂盒包含所述纳米探针。
138.本发明还提供上述水溶性钙钛矿量子点纳米材料、纳米探针或试剂盒在医学检测、医学诊疗等领域中的应用。优选地,所述医学检测可以为细胞成像或生物检测。
139.根据本发明的实施方案,所述纳米探针或试剂盒可以特异性识别下述目标分析物:抗体、适配体、多肽、抗原、靶分子、蛋白酶等。例如为多肽,例如氯毒素多肽等。
140.本发明还提供了上述纳米探针或试剂盒特异性识别上述目标分析物的方法,所述方法包括:将纳米探针与所述目标分析物接触,通过荧光检测进行识别。
141.一种快速检测脑胶质瘤诊断手段,其包括检测探针,所述检测液含有纳米晶探针,所述纳米晶探针为水溶性钙钛矿纳米晶标记的生物材料;
142.所述水溶性钙钛矿纳米晶包括钙钛矿量子点和包覆在所述钙钛矿量子点表面的dspc-peg-cooh(端基修饰羧基的二硬脂酰磷脂酰胆碱聚乙二醇);
143.所述生物材料选自抗体、适配体、多肽中的一种、两种或更多种。
144.所述的纳米探针,所述水溶性钙钛矿纳米晶的光谱范围为470~650nm。
145.优选地,所述水溶性钙钛矿纳米晶的粒径为100-200nm。
146.所述的荧光标记物,所述钙钛矿量子点为cspbbr3钙钛矿量子点。
147.优选地,所述dspc-peg-cooh(端基修饰羧基的二硬脂酰磷脂酰胆碱聚乙二醇)的重均分子量为1000-20000。
148.所述的检测探针,所述水溶性钙钛矿纳米晶包括cspbbr3钙钛矿量子点和包覆在所述cspbbr3钙钛矿量子点表面的dspc-peg-cooh(端基修饰羧基的二硬脂酰磷脂酰胆碱聚乙二醇)。
149.所述的检探针,所述水溶性钙钛矿纳米晶的制备方法包括:将dspc-peg-cooh(端基修饰羧基的二硬脂酰磷脂酰胆碱聚乙二醇)与钙钛矿量子点加热搅拌反应,得到所述水溶性钙钛矿纳米晶。
150.所述的纳米探针,所述水溶性钙钛矿纳米晶的制备方法,具体包括如下步骤:
151.(a1)将制备钙钛矿量子点的原料与dspc-peg-cooh(端基修饰羧基的二硬脂酰磷脂酰胆碱聚乙二醇)在溶剂中混合溶解后,加入有机配体,形成稳定溶液;
152.(a2)将步骤(a1)中所述稳定溶液加入到反溶剂中,加热反应,利用反溶剂过饱和法析出水溶性钙钛矿纳米晶,制备得到水溶性钙钛矿纳米晶。
153.所述的可视化便携式观察设备,所述便携式设备为手持紫外灯。
154.优选地,所述紫外灯的波长范围为320~450nm。
155.优选地,所述紫外灯的功率为10~50w。
156.优选地,所述生物材料为特异性识别脑胶质瘤组织的抗体、适配体或多肽;为氯毒素(ctx)、idh异柠檬酸盐脱氢酶ⅰ(idh-1)、胶质纤维酸性蛋白抗体(gfap)、anti-atrx、兔抗人h3k27me3多克隆抗体中的至少一种。
157.所述的纳米探针,通过调控溶液ph,将带有强正电荷的钙钛矿纳米晶材料与带负电荷靶向脑胶质瘤的生物材料通过静电作用结合,所述检测纳米探针的制备方法包括如下步骤:
158.(1)将水溶性钙钛矿纳米晶(d-pncs)粉末分散到超纯水(ph=6.2~6.8)中,超声分散均匀。
159.(2)向步骤(1)中加入生物材料混合,收集有荧光的部分,制备得到探针溶液。
160.一种脑胶质瘤快速诊断手段,应用于脑胶质瘤细胞层面、组织切片和活体组织等层面的快速10min成像。
161.本发明的有益效果:
162.1.本发明利用聚乳酸-羟基乙酸共聚物(oh-plga-cooh)对cspbbr3钙钛矿量子点进行封装,制备水溶性钙钛矿纳米晶材料,且几乎完全保留了钙钛矿量子点的光学性能。;
163.2.本发明产品使用可降解的聚乳酸包覆量子点材料,构建生物纳米探针,既保留量子点高荧光强度、窄发射的同时,又赋予了其良好的生物相容性、无毒、环保等特性。;
164.3.因钙钛矿量子点具有发射峰窄(《20nm)的特点,本发明的水溶性量子点纳米晶生物纳米探针,可在医学领域用于多分析物同时检测,并可避免荧光物质发射峰交叉导致的假阴性结果,提升检测可信度,具有普适性且可实现多目标检测物同时检测,极大满足现代生物技术和医学检测的需求,在医学诊疗领域具有重要意义。;
165.4.水溶性钙钛矿纳米晶与通过简单的强电位差实现静电相互作用可简单快速连接生物材料,免去繁琐偶联反应以及偶联试剂盒的使用,具有低成本,操作简单,易于实现商品化。;
166.5.发明提供的基于水溶性钙钛矿量子点材料构建新型生物纳米探针。这里以氯毒素纳米探针为例,可特异性识别胶质瘤细胞,从而可区分肿瘤组织,癌旁组织与正常组织,可实现肿瘤切除的实时和直接视觉指导。
167.本发明的一种基于水溶性钙钛矿基纳米探针高量子产率的特性,实现脑胶质瘤细胞层面、组织切片以及活体组织层面上的快速高灵敏10min成像,且手持紫外灯可完成可视化观察。
168.本发明的一种快速脑胶质瘤诊断手段将抗体抗原特异性结合,可用于脑胶质瘤组织或细胞的高灵敏度快速检测。
169.本发明标记稳定性好(例如采用生物分子与钙钛矿纳米晶共价结合)、快速且高灵敏度(例如钙钛矿纳米晶的荧光强度高,可实现对低浓度靶分子的检测)、操作简单快速,检测耗时短,结果判读容易,定性定量皆可等优点。特别适合医生术边切除脑胶质瘤指导临床应用。
170.为了改善上述技术问题,本发明提供一种疏水性钙钛矿纳米晶,包括钙钛矿量子点和包覆在钙钛矿量子点表面的聚合物外层,所述聚合物外层中的聚合物为含端羧基的疏水性聚合物。
171.根据本发明的实施方案,所述含端羧基的疏水性聚合物包括含端羧基的乳酸-羟基乙酸共聚物(oh-plga-cooh)中的至少一种;优选地,所述乳酸-羟基乙酸共聚物中,外消旋丙交酯(dlla)与乙交酯(ga)比例可以为(50~90):(10~50),示例性为90:10、85:15、80:20、75:25、60:40、50:50;例如,外消旋丙交酯dlla与乙交酯ga比例为50:50。
172.根据本发明的实施方案,所述含端羧基的疏水性聚合物的数均分子量为1000~100000,优选为5000~80000,示例性为1000、2000、5000、10000、30000、50000、80000、100000。
173.根据本发明的实施方案,所述钙钛矿量子点的化学式为abx3;其中:
174.a代表甲胺阳离子、甲脒阳离子、锂离子、钠离子、钾离子、铷(rb)离子和铯(cs)离子中的至少一种;优选为cs离子;
175.b代表铅(pb)离子、锡(sn)离子、镉(cd)离子、锰(mn)离子、锌(zn)离子和镍(ni)离子中的至少一种;优选为pb离子;
176.x代表一价阴离子;例如为卤素离子,示例性选自f离子、cl离子、br离子和i离子中的至少一种;优选为br离子。
177.根据本发明的实施方案,所述钙钛矿量子点的粒径为10~20nm,示例性为10nm、15nm、20nm。
178.根据本发明的实施方案,所述钙钛矿量子点的化学式为cspbx3;其中,x代表f、cl、br、i中的至少一种;优选为br。
179.根据本发明的实施方案,所述钙钛矿量子点和含端羧基的疏水性聚合物的质量比为(40~70):(30~60),优选(50~60):(40~50),示例性为40:60、50:50、55:45、60:40、70:30。
180.根据本发明的实施方案,所述疏水性钙钛矿纳米晶的粒径为40~90nm,优选为40~70nm,示例性为40nm、50nm、60nm、70nm、80nm。
181.本发明还提供上述疏水性钙钛矿纳米晶的制备方法,包括将含端羧基的疏水性聚合物包覆在钙钛矿量子点表面,制得所述疏水性钙钛矿纳米晶。
182.根据本发明的实施方案,所述制备方法具体包括:
183.由包括a源和b源的原料反应制备钙钛矿量子点,然后将含端羧基的疏水性聚合物和所述钙钛矿量子点混合,制得所述疏水性钙钛矿纳米晶;
184.或者,将含端羧基的疏水性聚合物、与包括a源和b源的原料混合,反应,制得所述疏水性钙钛矿纳米晶。
185.根据本发明的实施方案,所述制备方法具体包括如下步骤:
186.(1)将a源、b源和含端羧基的疏水性聚合物依次溶于第一溶剂中,然后向混合溶液
中加入稳定剂;
187.(2)将上述混合溶液加入第二溶剂(如甲苯、氯苯、环己烷、正己烷)中,即制得所述疏水性钙钛矿纳米晶溶液。
188.根据本发明的实施方案,所述a源由含有a的化合物提供,所述a选自甲胺阳离子、甲脒阳离子、锂离子、钠离子、钾离子、铷(rb)离子和铯(cs)离子中的至少一种。
189.优选地,所述含有a的化合物可以为含有a的溴化物、氯化物、氟化物和碘化物中的至少一种。更优选为含有a的溴化物。
190.根据本发明的实施方案,所述b源由含有b的化合物提供,所述b选自铅(pb)离子、锡(sn)离子、镉(cd)离子、锰(mn)离子、锌(zn)离子和镍(ni)离子中的至少一种。
191.优选地,所述含有b的化合物可以为含有b的溴化物、氯化物、氟化物和碘化物中的至少一种。更优选为含有b的溴化物。
192.根据本发明的实施方案,所述反应在a源、b源、稳定剂和第一溶剂的存在下进行。
193.根据本发明的实施方案,所述a源、b源和含端羧基的疏水性聚合物的用量比为(0.1~0.5)mmol:(0.1~0.5)mmol:90mg,优选为(0.2~0.4)mmol:(0.2~0.4)mmol:90mg,示例性为0.1mmol:0.1mmol:90mg、0.2mmol:0.2mmol:90mg、0.3mmol:0.3mmol:90mg、0.4mmol:0.4mmol:90mg、0.5mmol:0.5mmol:90mg。
194.根据本发明的实施方案,所述含端羧基的疏水性聚合物和稳定剂的用量比为90mg:(0.2~1.5)ml,优选为90mg:(0.2~1)ml,示例性为90mg:0.2ml、90mg:0.5ml、90mg:0.75ml、90mg:1.0ml、90mg:1.5ml。
195.根据本发明的实施方案,所述含端羧基的疏水性聚合物与第一溶剂的用量比为90mg:(2~15)ml,优选为90mg:(3~10)ml,示例性为90mg:2ml、90mg:3ml、90mg:5ml、90mg:8ml、90mg:10ml。
196.优选地,所述稳定剂选自油酸和/或油胺。更优选地,所述稳定剂选自油酸和油胺中的两种时,油酸和油胺的体积比为1:(0.1~1),示例性为1:0.1、1:0.5、1:1,优选为1:0.5。
197.优选地,所述第一溶剂为n,n-二甲基二酰胺(dmf)和二甲基亚砜(dmso)种的至少一种,优选为n,n-二甲基二酰胺(dmf)。
198.优选地,步骤(2)中,所述混合溶液以滴加的方式加入第二溶剂中。优选地,混合溶液与第二溶剂的体积比为1:(5~30),示例性为1:5、1:10、1:15、1:20、1:25、1:30。
199.优选地,所述制备方法还包括:
200.(3)将所述疏水性钙钛矿纳米晶溶液再次加入第二溶剂(如甲苯、氯苯、环己烷、正己烷)中。优选地,所述疏水性钙钛矿纳米晶溶液与第二溶剂的体积比为1:(5~25),示例性为1:5、1:10、1:15、1:20、1:25。
201.优选地,所述制备方法在搅拌条件下进行。例如,所述搅拌的时间为不超过50h,优选为4~48h,示例性为4h、12h、16h、24h、30h、36h、40h、48h。
202.优选地,所述制备方法还包括:
203.(4)对所述疏水性钙钛矿纳米晶溶液进行固液分离。例如,所述固液分离可以采用本领域已知手段,比如离心。优选地,所述离心的转速为6000~12000rpm,例如7000~10000rpm,示例性为6000rpm、7000rpm、8000rpm、9000rpm、10000rpm。进一步地,所述离心的
时间为3~10min,例如5~8min,示例性为3min、4min、5min、6min、7min、8min、9min、10min。
204.根据本发明的实施方案,所述步骤(4)还包括:对固液分离得到的反应产物进行干燥。例如,所述干燥的温度为60~90℃,优选为70~80℃,示例性为60℃、70℃、80℃、90℃。进一步地,所述干燥的时间为1~12h,优选为1~10h,示例性为1h、4h、8h、10h、12h。
205.根据本发明的实施方案,所述制备方法还包括:
206.(5)将干燥后的产物分散在水中,得到钙钛矿纳米晶水分散液。优选地,还包括对所述钙钛矿纳米晶水分散液进行超声处理的步骤。例如,所述超声处理的时间为1~10min,优选为2~8min,示例性为1min、2min、5min、8min、10min。
207.根据本发明示例性的实施方案,所述疏水性钙钛矿纳米晶的制备方法,包括如下步骤:
208.(1)将csbr、pbbr2和含端羧基的聚乳酸-羟基乙酸共聚物(oh-plga-cooh)溶解于n,n-二甲基二酰胺(dmf)溶剂中,待完全溶解后,加入油酸和油胺用于稳定溶液;
209.(2)搅拌条件下,取上述溶液,滴加到甲苯溶液中,即得到cspbbr
3-qds@plga钙钛矿纳米晶溶液;
210.(3)再取1ml步骤(2)所得溶液加入甲苯溶液中,搅拌反应使包覆完全,得到cspbbr
3-qds@plga钙钛矿纳米晶;
211.(4)将步骤(3)制得的cspbbr
3-qds@plga钙钛矿纳米晶溶液进行离心、干燥;
212.(5)将步骤(4)制得的产物分散于水中,超声,即得到分散均匀的cspbbr
3-qds@plga钙钛矿纳米晶水分散液。
213.本发明还提供上述疏水性钙钛矿纳米晶在荧光生物检测中的应用。例如,在构建水相荧光生物检测探针中的应用。
214.本发明还提供一种荧光生物检测探针,其包含上述疏水性钙钛矿纳米晶。
215.本发明的有益效果:
216.(1)本发明首次利用含端羧基的疏水性聚合物(示例性地,如聚乳酸-羟基乙酸共聚物(plga-cooh))通过简单、绿色反溶剂“一步法”实现对钙钛矿量子点(示例性地,如cspbbr3钙钛矿量子点)地包覆,实现了钙钛矿量子点在水相中的稳定存在,且几乎完全保留了钙钛矿量子点的光学性能。
217.(2)本发明制得的疏水性钙钛矿纳米晶产品,可通过调整钙钛矿量子点的元素组成,以制得不同发射波长范围的荧光基团。
218.(3)本发明产品使用可降解的聚合物(如聚乳酸类聚合物)作为包覆材料,绿色环保,生物相容性好、操作简单,成本低,可用于钙钛矿纳米晶的大批量制备。
219.(4)具体的,本发明利用聚乳酸-羟基乙酸共聚物(plga-cooh)对cspbbr3钙钛矿量子点进行包覆,含端羧基的聚乳酸-羟基乙酸共聚物(oh-plga-cooh)是一种极具潜力的给药载体,且其具有药物包封率高、可修饰性强、生物安全性好等优点,因此可用于生物材料的保护。
220.(5)本发明制得的疏水性钙钛矿纳米晶材料的包覆层可暴露出大量地-cooh等活性官能团,可为后期偶联生物材料构建生物探针提供反应活性位点,并可以与1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(edc)和n-羟基琥珀酰亚胺(nhs)反应,以通过简单、绿色的羧基和氨基的偶联反应,实现钙钛矿量子点与生物材料的偶联标记,以构建新型生物荧
光检测探针。
221.一种疏水性钙钛矿纳米晶,该疏水性钙钛矿纳米晶包括钙钛矿量子点和包覆在钙钛矿量子点表面的聚合物外层,所述聚合物外层中的聚合物为含端羧基的疏水性聚合物。
222.所述的疏水性钙钛矿纳米晶,所述含端羧基的疏水性聚合物包括含端羧基的乳酸-羟基乙酸共聚物中的至少一种;
223.优选地,所述乳酸-羟基乙酸共聚物中,外消旋丙交酯(dlla)与乙交酯(ga)比例可以为(50~90):(10~50),示例性为90:10、85:15、80:20、75:25、60:40、50:50。
224.优选地,所述含端羧基的疏水性聚合物的数均分子量为1000~100000,优选为5000~80000。
225.所述的疏水性钙钛矿纳米晶,所述钙钛矿量子点的化学式为abx3;其中:
226.a代表甲胺阳离子、甲脒阳离子、锂离子、钠离子、钾离子、铷(rb)离子和铯(cs)离子中的至少一种;优选为cs离子;
227.b代表铅(pb)离子、锡(sn)离子、镉(cd)离子、锰(mn)离子、锌(zn)离子和镍(ni)离子中的至少一种;优选为pb离子;
228.x代表一价阴离子;例如为卤素离子,示例性选自f离子、cl离子、br离子和i离子中的至少一种;优选为br离子。
229.优选地,所述钙钛矿量子点的粒径为10~20nm。
230.优选地,所述钙钛矿量子点的化学式为cspbx3;其中,x代表f、cl、br、i中的至少一种;优选为br。
231.所述的疏水性钙钛矿纳米晶,其特征在于,所述钙钛矿量子点和含端羧基的疏水性聚合物的质量比为(40~70):(30~60),优选(50~60):(40~50)。
232.优选地,所述疏水性钙钛矿纳米晶的粒径为40~90nm,优选为40~70nm。
233.所述疏水性钙钛矿纳米晶的制备方法,所述制备方法包括将含端羧基的疏水性聚合物包覆在钙钛矿量子点表面,制得所述疏水性钙钛矿纳米晶。
234.优选地,所述制备方法具体包括:
235.由包括a源和b源的原料反应制备钙钛矿量子点,然后将含端羧基的疏水性聚合物和所述钙钛矿量子点混合,制得所述疏水性钙钛矿纳米晶;
236.或者,将含端羧基的疏水性聚合物、与包括a源和b源的原料混合,反应,制得所述疏水性钙钛矿纳米晶。
237.所述的制备方法,包括如下步骤:
238.(1)将a源、b源和含端羧基的疏水性聚合物依次溶于第一溶剂中,然后向混合溶液中加入稳定剂;
239.(2)将上述混合溶液加入第二溶剂(如甲苯、氯苯、环己烷、正己烷)中,即制得所述疏水性钙钛矿纳米晶溶液。
240.优选地,所述a源由含有a的化合物提供,所述a选自甲胺阳离子、甲脒阳离子、锂离子、钠离子、钾离子、铷(rb)离子和铯(cs)离子中的至少一种。
241.优选地,所述含有a的化合物可以为含有a的溴化物、氯化物、氟化物和碘化物中的至少一种。更优选为含有a的溴化物。
242.优选地,,所述b源由含有b的化合物提供,所述b选自铅(pb)离子、锡(sn)离子、镉
(cd)离子、锰(mn)离子、锌(zn)离子和镍(ni)离子中的至少一种。
243.优选地,所述含有b的化合物可以为含有b的溴化物、氯化物、氟化物和碘化物中的至少一种。更优选为含有b的溴化物。
244.所述的制备方法,所述反应在a源、b源、稳定剂和第一溶剂的存在下进行。
245.优选地,所述a源、b源和含端羧基的疏水性聚合物的用量比为(0.1~0.5)mmol:(0.1~0.5)mmol:90mg,优选为(0.2~0.4)mmol:(0.2~0.4)mmol:90mg。
246.优选地,所述含端羧基的疏水性聚合物和稳定剂的用量比为90mg:(0.2~1.5)ml,优选为90mg:(0.2~1)ml。
247.优选地,所述含端羧基的疏水性聚合物与第一溶剂的用量比为90mg:(2~15)ml,优选为90mg:(3~10)ml。
248.优选地,所述稳定剂选自油酸和/或油胺。更优选地,所述稳定剂选自油酸和油胺中的两种时,油酸和油胺的体积比为1:(0.1~1)。
249.优选地,所述第一溶剂为n,n-二甲基二酰胺(dmf)和二甲基亚砜(dmso)中的至少一种,优选为n,n-二甲基二酰胺(dmf)。
250.优选地,步骤(2)中,所述混合溶液以滴加的方式加入第二溶剂中。优选地,混合溶液与第二溶剂的体积比为1:(5~30)。
251.优选地,所述制备方法还包括:
252.(3)将所述疏水性钙钛矿纳米晶溶液再次加入第二溶剂(如甲苯、氯苯、环己烷、正己烷)中。优选地,所述疏水性钙钛矿纳米晶溶液与第二溶剂的体积比为1:(5~25)。
253.优选地,所述制备方法在搅拌条件下进行。例如,所述搅拌的时间为不超过50h,优选为4~48h。
254.优选地,所述制备方法还包括:
255.(4)对所述疏水性钙钛矿纳米晶溶液进行固液分离。例如,所述固液分离可以采用本领域已知手段,比如离心。优选地,所述离心的转速为6000~12000rpm,例如7000~10000rpm。进一步地,所述离心的时间为3~10min,例如5~8min。
256.优选地,所述步骤(4)还包括:对固液分离得到的反应产物进行干燥。例如,所述干燥的温度为60~90℃,优选为70~80℃。进一步地,所述干燥的时间为1~12h,优选为1~10h。
257.优选地,所述制备方法还包括
258.(5)将干燥后的产物分散在水中,得到钙钛矿纳米晶水分散液。优选地,还包括对所述钙钛矿纳米晶水分散液进行超声处理的步骤。例如,所述超声处理的时间为1~10min,优选为2~8min。
259.所述的制备方法,所述疏水性钙钛矿纳米晶的制备方法,包括如下步骤:
260.(1)将csbr、pbbr2和含端羧基的聚乳酸-羟基乙酸共聚物(oh-plga-cooh)溶解于n,n-二甲基二酰胺(dmf)溶剂中,待完全溶解后,加入油酸和油胺用于稳定溶液;
261.(2)搅拌条件下,取上述溶液,滴加到甲苯溶液中,即得到cspbbr
3-qds@plga钙钛矿纳米晶溶液;
262.(3)再取1ml步骤(2)所得溶液加入甲苯溶液中,搅拌反应使包覆完全,得到cspbbr
3-qds@plga钙钛矿纳米晶;
263.(4)将步骤(3)制得的cspbbr
3-qds@plga钙钛矿纳米晶溶液进行离心、干燥;
264.(5)将步骤(4)制得的产物分散于水中,超声,即得到分散均匀的cspbbr
3-qds@plga钙钛矿纳米晶分散液。
265.所述疏水性钙钛矿纳米晶和/或所述的制备方法制得的疏水性钙钛矿纳米晶在荧光生物检测中的应用。例如,在构建水相荧光生物检测探针中的应用。
266.一种荧光生物检测探针,其包含所述疏水性钙钛矿纳米晶和/或所述的制备方法制得的疏水性钙钛矿纳米晶。
267.本发明提供一种疏水量子点纳米材料、纳米材料的纳米探针、及二者的制备方法和应用。
268.本发明提供的疏水量子点纳米材料,包括量子点和包覆在所述量子点表面的端羧基聚乳酸-羟基乙酸共聚物(oh-plga-cooh)。
269.根据本发明的实施方案,所述疏水量子点纳米材料为纳米晶。
270.根据本发明的实施方案,所述量子点的平均粒径为5~20nm,例如10~15nm;示例性地,所述量子点的平均粒径为12nm。
271.根据本发明的实施方案,所述疏水量子点纳米材料的平均粒径大于所述量子点的平均粒径,例如5~100nm,优选10~80nm,示例性地,10nm、15nm、20nm、30nm、40nm、50nm、60nm、70nm、80nm、90nm。
272.根据本发明的具体实施方案,所述疏水量子点纳米材料的平均粒径为80nm。
273.根据本发明的实施方案,所述包覆为全部包覆。
274.根据本发明的实施方案,所述疏水量子点纳米材料由端羧基聚乳酸-羟基乙酸共聚物(oh-plga-cooh)包覆在量子点表面制备得到。
275.根据本发明的实施方案,所述量子点可以选自修饰或未修饰的如下所示的量子点:钙钛矿量子点、碳量子点、镉量子点或硫量子点等,优选为修饰或未修饰的钙钛矿量子点。其中,所述修饰指可以采用荧光基团对(例如巯基十一氨酸(sulfydryl))对量子点进行修饰。示例性地,所述量子点可以为cspbbr3钙钛矿量子点或sulfydryl-pqds钙钛矿量子点。
276.根据本发明的实施方案,所述cspbbr3钙钛矿量子点在可见光下呈淡黄色,在紫外光(例如365nm激发)下呈绿色。
277.根据本发明示例性地实施方案,所述sulfydryl-pqds钙钛矿量子点在可见光下呈青色,在紫外光(例如365nm激发)下呈现蓝色。
278.根据本发明的实施方案,所述端羧基聚乳酸-羟基乙酸共聚物(oh-plga-cooh)的数均分子量为100~100000,优选为30000。优选地,所述端羧基聚乳酸-羟基乙酸共聚物由外消旋丙交酯(dlla)与乙交酯(ga)无规共聚合成,所述外消旋丙交酯(dlla)与乙交酯(ga)的百分比为(50~90):(10~50),优选为90:10、75:25、80:20、60:40、50:50。
279.根据本发明示例性地实施方案,所述疏水量子点纳米材料为疏水钙钛矿纳米材料,记为pqds@plga,其包括cspbbr3钙钛矿量子点和包覆在所述cspbbr3钙钛矿量子点表面的端羧基聚乳酸-羟基乙酸共聚物(oh-plga-cooh)。
280.根据本发明的实施方案,所述疏水量子点纳米材料具有与量子点几乎相同的光学性质;例如,pqds@plga具有与cspbbr3钙钛矿量子点几乎相同的光学性质。
281.本发明还提供上述疏水量子点纳米材料的制备方法,包括如下步骤:以端羧基聚乳酸-羟基乙酸共聚物(oh-plga-cooh)对量子点的表面进行包覆,得到所述疏水量子点纳米材料。
282.根据本发明的实施方案,所述疏水量子点纳米材料的制备方法,包括如下步骤:
283.(a1)将量子点的制备原料与端羧基聚乳酸-羟基乙酸共聚物在溶剂中混合,待完全溶解后,加入配体材料,形成稳定溶液;
284.(a2)将上述稳定溶液加入到反溶剂中,形成疏水量子点纳米材料溶液,而后利用反溶剂过饱和法析出所述疏水量子点纳米材料。
285.根据本发明的实施方案,步骤(a1)中,所述量子点具有如上文所述的含义。根据所用的量子点,可以选择制备原料。例如,cspbbr3钙钛矿量子点的制备原料包括csbr和pbbr2。
286.其中,所述量子点可以采用本领域已知方法制备得到。
287.根据本发明的实施方案,步骤(a1)中,对于量子点的制备原料与端羧基聚乳酸-羟基乙酸共聚物的混合顺序不做限定,例如可以同时将量子点的制备原料与端羧基聚乳酸-羟基乙酸共聚物加入溶剂中,也可以先将量子点的制备原料加入溶剂中,再向溶剂中加入端羧基聚乳酸-羟基乙酸共聚物。
288.根据本发明的实施方案,步骤(a1)中,所述量子点和端羧基聚乳酸-羟基乙酸共聚物(oh-plga-cooh)的摩尔质量比为1mmol:(300~600)mg,例如为0.2mmol:90mg。
289.根据本发明的实施方案,步骤(a1)中,所述端羧基聚乳酸-羟基乙酸共聚物与溶剂的质量体积比为(5~30)mg:1ml,例如为90mg:5ml。
290.根据本发明的实施方案,步骤(a1)中,所述溶剂可以选自的n,n-二甲基二酰胺(dmf)、二甲基亚砜(dmso)中的一种或两种。
291.根据本发明的实施方案,步骤(a1)中,所述配体材料可以选自油酸、油胺和/或巯基十一氨酸(sulfydryl),优选为油酸和油胺,或者为油酸、油胺和巯基十一氨酸。
292.优选地,所述配体材料的加入量与溶剂的体积之比为(0.5~5):10,例如(1~3):10,示例性为0.75:5。
293.根据本发明的实施方案,步骤(a1)在无水无氧条件下进行。优选为惰性气氛中进行,例如氮气。
294.根据本发明的实施方案,步骤(a2)中,所述反溶剂选自甲苯、氯苯、正己烷中的至少一种。
295.根据本发明的实施方案,步骤(a2)包括:先将所述稳定溶液滴加到反溶剂中,得到疏水量子点纳米材料溶液;再将所述疏水量子点纳米材料溶液加入到过量的反溶剂中,使疏水量子点纳米材料析出。
296.优选地,所述稳定溶液与反溶剂的体积之比为(0.1~5):10,例如为(0.5~3):10。
297.优选地,所述滴加为缓慢滴加。
298.优选地,所述滴加在剧烈搅拌反溶剂的条件下进行。
299.优选地,所述疏水量子点纳米材料溶液与反溶剂的体积之比为(0.5~3):15,例如为(1~2.5):15。
300.优选地,将所述疏水量子点纳米材料溶液加入到过量的反溶剂中,加热搅拌反应,析出得到所述疏水量子点纳米材料。例如,搅拌反应的时间为20~60h,比如30h、40h、48h、
50h。例如,搅拌反应的温度为30~60℃、例如40~50℃,比如30℃、40℃、42℃、45℃、48℃、50℃、60℃。
301.根据本发明的实施方案,所述疏水量子点纳米材料的制备方法还包括步骤(a3),从溶液体系中将析出的疏水量子点纳米材料分离出来,干燥,得到固态的疏水量子点纳米材料。
302.根据本发明的实施方案,所述疏水量子点纳米材料的制备方法还包括步骤(a4),将步骤(a3)得到的固态的疏水量子点纳米材料分散在水中,得到疏水量子点纳米材料的水分散液。
303.本发明还提供由上述方法制备得到的疏水量子点纳米材料。
304.本发明还提供上述疏水量子点纳米材料在医疗诊断探针或试剂盒中的应用。例如,所述医疗诊断探针可以为荧光生物检测探针或细胞成像探针。
305.本发明还提供一种纳米探针,所述纳米探针包含所述疏水量子点纳米材料。
306.根据本发明的实施方案,所述纳米探针为所述疏水量子点纳米材料标记的生物材料,由所述疏水量子点纳米材料与生物材料偶联形成。
307.根据本发明的实施方案,所述生物材料可以选自抗体、适配体、多肽等中的一种、两种或更多种,优选为抗体。示例性地,所述抗体为igg抗体;例如人igg抗体。
308.根据本发明的实施方案,所述纳米探针在365
±
5nm激发下,可在500~540nm范围内产生强荧光,在515
±
5nm产生最强发射。
309.根据本发明示例性地方案,所述纳米探针为疏水钙钛矿纳米材料pqds@plga标记的人igg抗体,由pqds@plga与人igg抗体偶联形成。
310.根据本发明的实施方案,疏水量子点纳米材料与生物材料的质量比为(10~50):1,优选为20:1。
311.根据本发明的实施方案,所述纳米探针的平均粒径在100~500nm,优选为200nm。
312.本发明还提供上述纳米探针的制备方法,所述制备方法包括将疏水量子点纳米材料和生物材料偶联形成所述纳米探针。
313.根据本发明的实施方案,所述制备方法包括如下步骤:将疏水量子点纳米材料分散在交联反应剂溶液中,向其中加入生物材料和表面活性剂,得到所述纳米探针;
314.所述疏水量子点纳米材料和生物材料具有如上文所述的含义。
315.根据本发明的实施方案,所述纳米探针的制备方法包括如下步骤:
316.(b1)将疏水量子点纳米材料分散在交联反应剂溶液中,搅拌,活化所述疏水量子点纳米材料表面的羧基;
317.(b2)将生物材料和表面活性剂加入步骤(b1)得到的溶液中,得到所述纳米探针。
318.根据本发明的实施方案,所述交联反应剂为1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(edc)和n-羟基琥珀酰亚胺(nhs);优选地,edc和nhs的质量比为1:(3~10),例如1:5。
319.根据本发明的实施方案,所述交联反应剂溶液中的溶剂为pbs缓冲液(例如ph=7.3的pbs缓冲液)。
320.根据本发明的具体实施方案,所述交联反应剂溶液为edc和nhs的混合液;例如,可以分别配制1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(edc)溶液和n-羟基琥珀酰亚胺
(nhs)溶液,并将两种溶液混合,得到edc和nhs的混合液。优选地,所述edc和nhs的混合液的使用方法为现配现用。
321.根据本发明的具体实施方案,1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(edc)溶液的质量浓度为6mg/ml;n-羟基琥珀酰亚胺(nhs)溶液的质量浓度为30mg/ml。优选地,两种溶液混合时,edc溶液和nhs溶液的体积比为1:1。
322.根据本发明的实施方案,所述生物材料和交联反应剂的质量比为(5~15):1,例如为15:1、14:1、13:1、12:1、11:1、10:1、9:1、8:1、7:1、6:1、5:1。
323.根据本发明的实施方案,为了充分活化疏水量子点纳米材料表面的羧基,在分散时,需在室温下进行磁力搅拌。比如,搅拌的时间为10~60min,例如为10min、20min、30min、40min、50min、60min。
324.根据本发明的实施方案,所述表面活性剂的加入可以避免疏水量子点纳米材料的团聚。优选地,所述表面活性剂为非离子表面活性剂,例如为曲拉通x-100、烷基多苷apg、脂肪醇聚氧乙烯醚aeo中的一种、两种或三种。
325.根据本发明的实施方案,所述生物材料与所述表面活性剂的质量体积比为1mg:(0.1~1)μl。
326.根据本发明的实施方案,所述生物材料和疏水量子点纳米材料的质量比为1:(10~50),例如为1:20。
327.根据本发明的实施方案,步骤(b2)中,将生物材料和表面活性剂加入步骤(b1)得到的溶液中时,需进行摇床温和反应;优选地,摇床温和反应的时间为10~60min,例如为10min、20min、30min、40min、50min、60min。
328.根据本发明的实施方案,步骤(b2)中还包括将得到的纳米探针冷藏保存。比如,所述冷藏保存的温度为1~5℃,例如1℃、2℃、3℃、4℃、5℃。
329.本发明还提供由上述方法制备得到的纳米探针。
330.本发明还提供一种试剂盒,所述试剂盒包含所述纳米探针。
331.本发明还提供上述疏水量子点纳米材料、纳米探针或试剂盒在医学检测、医学诊疗等领域中的应用。优选地,所述医学检测可以为细胞成像或生物检测。
332.根据本发明的实施方案,所述纳米探针或试剂盒可以特异性识别下述目标分析物:抗体、适配体、多肽、抗原、靶分子、蛋白酶等。例如为抗体,例如人igg抗体等。例如为抗原,例如羊抗人igg、兔抗人igg、鼠抗人igg等。
333.本发明还提供了上述纳米探针或试剂盒特异性识别上述目标分析物的方法,所述方法包括:将纳米探针与所述目标分析物接触,通过荧光检测进行识别。
334.根据本发明的实施方案,所述方法包括如下步骤:
335.(s1)用目标分析物或元素标记的目标分析物包被孔板,孵育后清洗被目标分析物或元素标记的目标分析物包被的孔板;
336.(s2)对步骤(s1)得到的包被孔板进行封闭处理,清洗;
337.(s3)将纳米探针加入至步骤(s2)得到的封闭的包被孔板中,与所述目标分析物接触、清洗,通过荧光检测,识别目标分析物。
338.根据本发明的实施方案,所述目标分析物具有如上文所述的含义。示例性地,所述目标分析物为抗原,例如为eu标记的抗人igg。
339.根据本发明的实施方案,所述清洗的方式为:采用pbst(pbs缓冲液,ph=7.3,含万分之五体积浓度的tween-20)进行清洗。优选地,清洗的次数为3~5次。
340.根据本发明的实施方案,步骤(s1)中,标记目标分析物的元素为eu。
341.根据本发明的实施方案,所述孔板为96孔板。
342.根据本发明的实施方案,步骤(s1)中,所述孵育在孔板上进行,例如96孔板上进行。
343.根据本发明的实施方案,所述孵育为低温过夜孵育。例如,孵育的温度为1~5℃,比如1℃、2℃、3℃、4℃、5℃。例如,孵育的时间为8~18h,比如8~14h、10~12h。
344.根据本发明的实施方案,所述封闭处理包括:用脱脂奶粉溶液封闭步骤(s2)得到的包被孔板。例如,所述脱脂奶粉可以为脱脂牛奶粉。例如,所述脱脂奶粉溶液的质量分数为5%。
345.根据本发明的实施方案,所述封闭处理的时间为0.5~2h,温度为30~45℃。根据本发明的具体实施方案,所述封闭处理的时间为1h,温度为37℃。
346.根据本发明的实施方案,步骤(s3)中,所述接触的时间为0.5~2h,温度为30~45℃。示例性地,所述接触的时间为1h,温度为37℃。
347.本发明的有益效果:
348.1.本发明利用聚乳酸-羟基乙酸共聚物(oh-plga-cooh)对量子点进行封装,实现量子点材料在水相的稳定存在,且几乎完全保留了量子点的光学性能;
349.2.本发明产品通过调整量子点组分,可以得到不同发射波长范围的荧光基团;
350.3.本发明使用可降解的聚乳酸包覆量子点材料,构建生物纳米探针,既保留量子点高荧光强度、窄发射的同时,又赋予了其良好的生物相容性、无毒、环保等特性;
351.4.因钙钛矿量子点具有发射峰窄(《20nm)的特点,本发明的疏水量子点纳米晶作为生物纳米探针,可在医学领域用于多分析物的同时检测,并可避免荧光物质发射峰交叉导致的假阴性结果,提升检测可信度,具有普适性,极大满足现代生物技术和医学检测的需求,在医学诊疗领域具有重要意义;
352.5.本发明提供的基于水相中稳定量子点材料构建的新型生物纳米探针,实现了高灵敏度、高荧光强度的生物检测。
353.一种疏水量子点纳米材料,所述疏水量子点纳米材料包括量子点和包覆在所述量子点表面的端羧基聚乳酸-羟基乙酸共聚物(oh-plga-cooh)。
354.所述的疏水量子点纳米材料,所述量子点选自修饰或未修饰的如下所示的量子点:钙钛矿量子点、碳量子点、镉量子点或硫量子点;
355.优选地,所述疏水量子点纳米材料由端羧基聚乳酸-羟基乙酸共聚物(oh-plga-cooh)包覆在量子点表面制备得到。
356.优选地,所述端羧基聚乳酸-羟基乙酸共聚物(oh-plga-cooh)的数均分子量为100~100000;
357.优选地,所述疏水量子点纳米材料为纳米晶;
358.优选地,所述包覆为全部包覆;
359.优选地,所述量子点的平均粒径为5~20nm;所述疏水量子点纳米材料的平均粒径大于所述量子点的平均粒径;
360.优选地,所述修饰指采用荧光基团(例如巯基十一氨酸(sulfydryl))对量子点进行修饰。
361.所述的疏水量子点纳米材料的制备方法,所述制备方法包括如下步骤:以端羧基聚乳酸-羟基乙酸共聚物(oh-plga-cooh)对量子点的表面进行包覆,得到所述疏水量子点纳米材料。
362.所述疏水量子点纳米材料的制备方法,所述方法包括具体如下步骤:
363.(a1)将量子点的制备原料与端羧基聚乳酸-羟基乙酸共聚物在溶剂中混合,待完全溶解后,加入配体材料,形成稳定溶液;
364.(a2)将上述稳定溶液加入到反溶剂中,形成疏水量子点纳米材料溶液,而后利用反溶剂过饱和法析出所述疏水量子点纳米材料;
365.优选地,步骤(a1)中,所述量子点和端羧基聚乳酸-羟基乙酸共聚物(oh-plga-cooh)的摩尔质量比为1mmol:(300~600)mg;
366.优选地,步骤(a1)中,所述端羧基聚乳酸-羟基乙酸共聚物与溶剂的质量体积比为(5~30)mg:1ml;
367.优选地,步骤(a1)中,所述溶剂可以选自的n,n-二甲基二酰胺(dmf)、二甲基亚砜(dmso)中的一种或两种;
368.优选地,步骤(a1)中,所述配体材料可以选自油酸、油胺和/或巯基十一氨酸(sulfydryl);
369.优选地,所述配体材料的加入量与溶剂的体积之比为(0.5~5):10;
370.优选地,步骤(a1)在无水无氧条件下进行;
371.优选地,步骤(a2)中,所述反溶剂选自甲苯、氯苯、正己烷中的至少一种;
372.优选地,所述稳定溶液与反溶剂的体积之比为(0.1~5):10;
373.优选地,所述疏水量子点纳米材料溶液与反溶剂的体积之比为(0.5~3):15;
374.优选地,所述疏水量子点纳米材料的制备方法还包括步骤(a3),从溶液体系中将析出的疏水量子点纳米材料分离出来,干燥,得到固态的疏水量子点纳米材料;
375.优选地,所述疏水量子点纳米材料的制备方法还包括步骤(a4),将步骤(a3)得到的固态的疏水量子点纳米材料分散在水中,得到疏水量子点纳米材料的水分散液。
376.一种纳米探针,所述纳米探针包含权利要求1或2所述疏水量子点纳米材料;
377.优选地,所述纳米探针为所述疏水量子点纳米材料标记的生物材料,由所述疏水量子点纳米材料与生物材料偶联形成;
378.优选地,所述生物材料可以选自抗体、适配体、多肽等中的一种、两种或更多种;
379.优选地,疏水量子点纳米材料与生物材料的质量比为(10~50):1,优选为20:1;
380.优选地,所述纳米探针的平均粒径在100~500nm。
381.所述纳米探针的制备方法,所述制备方法包括将所述疏水量子点纳米材料和所述生物材料偶联形成所述纳米探针;
382.优选地,所述制备方法具体包括如下步骤:将疏水量子点纳米材料分散在交联反应剂溶液中,向其中加入生物材料和表面活性剂,得到所述纳米探针。
383.所述纳米探针的制备方法,所述方法具体包括如下步骤:
384.(b1)将疏水量子点纳米材料分散在交联反应剂溶液中,搅拌,活化所述疏水量子
点纳米材料表面的羧基;
385.(b2)将生物材料和表面活性剂加入步骤(b1)得到的溶液中,得到所述纳米探针;
386.优选地,所述交联反应剂为1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(edc)和n-羟基琥珀酰亚胺(nhs);优选地,edc和nhs的质量比为1:(3~10);
387.优选地,所述交联反应剂溶液中的溶剂为pbs缓冲液;
388.优选地,所述交联反应剂溶液为edc和nhs的混合液;
389.优选地,所述生物材料和交联反应剂的质量比为(5~15):1;
390.优选地,所述表面活性剂为非离子表面活性剂;
391.优选地,所述非离子表面活性剂为曲拉通x-100、烷基多苷apg、脂肪醇聚氧乙烯醚aeo中的一种、两种或三种。
392.优选地,步骤(b2)中,将生物材料和表面活性剂加入步骤(b1)得到的溶液中时,需进行摇床温和反应;
393.优选地,步骤(b2)中还包括将纳米探针冷藏保存。
394.一种试剂盒,包含所述地疏水量子点纳米材料或所述的纳米探针。
395.所述的疏水量子点纳米材料、所述的纳米探针或所述的试剂盒在医学检测、医学诊疗领域中的应用;
396.优选地,所述医学检测为细胞成像或生物检测;
397.优选的,所述纳米探针或试剂盒能够特异性识别下述目标分析物:抗体、适配体、多肽、抗原、靶分子或蛋白酶。
398.一种特异性识别目标分析物的方法,所述方法包括:将所述的纳米探针与目标分析物接触,通过荧光检测进行识别;所述目标分析物具有前述的选择。
附图说明
399.图1是实施例1的水溶性钙钛矿纳米晶的透射电镜图。从图中可以看出,水溶性钙钛矿纳米晶的粒径大小约为100nm。
400.图2为溶于甲苯中的钙钛矿量子点(pqds-toluene)及水溶性钙钛矿纳米晶(pncs-water)的pl光谱图。
401.图3为钙钛矿基纳米探针在脑胶质瘤细胞上荧光成像confocal图,confocal激光激发波长为405nm,488nm。图4为钙钛矿基纳米探针在脑胶质瘤组织切片上荧光成像confocal图,confocal激光激发波长为405nm,488nm。
402.图5为钙钛矿基纳米探针在脑胶质瘤活体组织成像实物图。
403.图6为制备例11的pqds量子点的透射电镜图,图代表pqds量子点大小~12nm。
404.图7为制备例11的p-pqds纳米晶的透射电镜图,图代表p-pqds量子点大小~30nm。
405.图8为实施例11的p-pqds钙钛矿纳米晶在420~450nm激发下的荧光成像图,呈绿色。
406.图9为制备例11的p-pqds纳米晶与probe-p qds的荧光发射光谱。
407.图10为实施例21的p-pqds量子点、ctx与probe-p qds的z eta电位图。
408.图11为实施例31的p-pqds钙钛矿纳米晶与ctx形成生物纳米探针probe-pqds特异性识别脑胶质瘤251细胞及对照组几乎不识别ha细胞的confocal荧光成像图,双通道405nm
和488nm激发。
409.图12为实施例12制得的cspbbr
3-qds量子点的荧光发射光谱及吸收波谱。
410.图13为实施例12制得的cspbbr
3-qds量子点的透射电镜图(左图)及其晶格条纹(右图)。
411.图14为实施例22制得的cspbbr
3-qds@plga钙钛矿纳米晶的透射电镜图,纳米晶粒径大小~80nm。
412.图15为实施例22制得的cspbbr
3-qds@plga钙钛矿纳米晶的表面形貌图,纳米晶粒径大小~80nm。
413.图16为cspbbr
3-qds量子点与cspbbr
3-qds@plga钙钛矿纳米晶的xrd图谱。
414.图17为cspbbr
3-qds量子点与cspbbr
3-qds@plga钙钛矿纳米晶的量子产率。
415.图18为实施例32制得的cspbbr
3-qds@plga、人igg、以及探针cspbbr3-qds@plga@igg分别在mes缓冲溶液(ph=5.15)、pbs缓冲溶液(ph=7.3)、tris缓冲溶液(ph=8.17)等溶液中的zeta电位图。
416.图19为制备例13的pqds量子点的透射电镜图及其晶格条纹;左图代表量子点的透射电镜图,量子点的粒径~12nm;右图代表其条纹间距为0.295nm。
417.图20为制备例13的pqds量子点的荧光发射光谱及吸收波谱,量子点的发射峰位为515nm。
418.图21为制备例23的sulfydryl-pqds量子点的荧光发射光谱及吸收波谱,量子点的发射峰为461nm。
419.图22为实施例13的pqds@plga钙钛矿纳米晶的透射电镜图。
420.图23为实施例13的pqds@plga钙钛矿纳米晶的光学显微镜图,左图代表纳米晶在420~450nm激发下的荧光成像图,右图代表纳米晶的明场图。
421.图24为实施例13的pqds@plga钙钛矿纳米晶的荧光发射光谱及吸收波谱。
422.图25为实施例23的pqds@plga钙钛矿纳米晶与人igg抗体偶联形成生物纳米探针pqds@plga@igg的sem图以及eds能谱。
423.图26为实施例33的pqds@plga钙钛矿纳米晶与人igg抗体偶联形成生物纳米探针pqds@plga@igg,并与eu标记抗人igg识别验证的confocal荧光成像图,双通道488nm和561nm激发。
424.图27为实施例33的pqds@plga钙钛矿纳米晶与人igg抗体偶联形成生物纳米探针pqds@plga@igg,并与eu标记抗人igg进行识别验证的实验示意图。
具体实施方式
425.下文将结合具体实施例对本发明的技术方案做更进一步的详细说明。应当理解,下列实施例仅为示例性地说明和解释本发明,而不应被解释为对本发明保护范围的限制。凡基于本发明上述内容所实现的技术均涵盖在本发明旨在保护的范围内。
426.除非另有说明,以下实施例中使用的原料和试剂均为市售商品,或者可以通过已知方法制备。
427.实施例1
428.水溶性钙钛矿纳米晶制备步骤如下:
429.(1)在全室温全空气环境下,将42.5mg csbr和73.4mg pbbr2与25mg端基修饰巯基的二硬脂酰磷脂酰胆碱聚乙二醇(dspc-peg-cooh,mw=3400)溶解于5ml的n,n-二甲基二酰胺(dmf)溶剂中,待完全溶解后,加入0.5ml油酸和0.25ml油胺,形成稳定前驱体溶液;
430.(2)取上述溶液500μl,缓慢滴加到10ml剧烈搅拌的甲苯溶液中,即得到钙钛矿量子点溶液;搅拌反应4h,使包覆完全,得到水溶性钙钛矿纳米晶。
431.(3)分离提纯水溶性钙钛矿纳米晶:将上述(2)中的甲苯溶液于10000r,20min离心,将获得的沉淀物在通风橱中风干,得到淡黄色粉末,紫外灯照射下粉末成绿色。
432.(4)将粉末超声5min分散于水中,室温保存水溶性钙钛矿纳米晶溶液。
433.图1是实施例1的水溶性钙钛矿纳米晶的透射电镜图。从图中可以看出,水溶性钙钛矿纳米晶的粒径大小约为200nm。
434.图2为溶于甲苯中的钙钛矿量子点(pqds-toluene)及水溶性钙钛矿纳米晶(pncs-water)的pl光谱图;从图2的pl光谱图中可以看出,水溶性钙钛矿纳米晶能够在水相中稳定存在、且几乎保留了钙钛矿量子点的光学性质,且包覆粒径均一。
435.实施例2
436.一种快速检测脑胶质瘤组织成像的钙钛矿纳米晶探针制备方法,具体步骤如下:
437.(1)取d-pncs(例如波长为520nm)溶于超纯水中,超声5min,使其均匀分散在溶剂中。
438.(2)加入抗体(例如抗体为氯毒素ctx),摇床37℃,反应10min;
439.(3)反应结束后,用分子截留量30~100kda的超滤离心管浓缩至30~100ul,然后采用凝胶尺寸排阻法对浓缩液进行纯化,收集有荧光的部分,再用超滤离心管浓缩后保存于稀释剂中(含0.05%曲拉通x-100),4℃保存备用,即得探针溶液。
440.实施例3
441.本发明简便快速脑胶质瘤诊断的具体步骤及脑胶质瘤癌变的评价标准
442.使用范围:目标检测物质可以为脑胶质瘤细胞、脑胶质瘤切片术中冰冻切片、石蜡切片以及脑胶质瘤术中切除的活体组织。
443.使用方法:取200~300ul检测液滴加到待检测切片上,室温反应10min,反应后冲洗液(例如超纯水)冲洗5-6次,手持紫外灯成像观察。
444.脑胶质瘤癌变的评测标准:用320~450nm的普通手持紫外灯照射目标待检测物,根据抗体抗原特异性识别原理,当目标待检测物中含有脑胶质瘤区域的相关抗原,检测液滴加到目标待检测物,反应10min使用冲洗液对检测液进行冲洗5-6次,手持紫外灯激发照射下肿瘤区域出现荧光,检测结果为脑胶质瘤肿瘤区域;反之,目标待检测物为正常组织即未含有脑胶质瘤区域的相关抗原,手持紫外灯激发照射下肿瘤区域无荧光,检测结果为正常组织区域即非肿瘤区域;荧光强度越高说明待目标待检测物中含有脑胶质瘤癌变程度越高,反之,荧光强度越低说明癌变程度越低。
445.图3为钙钛矿基纳米探针在脑胶质瘤细胞上荧光成像confocal图,confocal激光激发波长为405nm,488nm。这里选用172脑胶质瘤细胞为实验组,能够看出呈现绿色荧光;ha细胞为正常脑胶质细胞,无荧光呈现;成功验证钙钛矿纳米晶探针靶向功能性。
446.图4为钙钛矿基纳米探针在脑胶质瘤组织切片上荧光成像confocal图,confocal激光激发波长为405nm,488nm。
447.图4的上图为阴性对照组,该检测液成分仅为钙钛矿量子点,从图中结果可以看出无荧光,说明无特异性识别。
448.图4的下图为实验组,该检测液的成分为水溶性钙钛矿纳米晶或水溶性钙钛矿量子点探针,从图中结果可以看出有很强的绿色荧光,说明因有特异性识别抗体存在,其发生抗体与抗原的特异性识别,验证该检测液的特异性识别功能。
449.图5为钙钛矿基纳米探针在脑胶质瘤活体组织成像实物图。手持紫外灯成像10w,365nm。图中为脑胶质瘤小鼠活体组织染色情况,手持紫外灯照射,呈现绿色荧光,验证活体组织上纳米探针靶向功能性。
450.除非另有说明,以下实施例中使用的原料和试剂均为市售商品,或者可以通过已知方法制备。
451.下述实施例中使用的端羧基聚乳酸-羟基乙酸共聚物(oh-plga-cooh)购买于济南岱罡生物工程有限公司,数均分子量为110000,dlla:ga的百分比为50:50。
452.制备例11
453.pqds钙钛矿量子点的制备步骤如下:
454.(1)将42.5mg csbr和73.4mg pbbr2溶解于5ml的n,n-二甲基二酰胺(dmf)溶剂中,待完全溶解后,加入0.5ml油酸和0.25ml油胺用于稳定溶液;
455.(2)取上述溶液500μl,置于手套箱中,n2氛围保护下缓慢滴加到10ml剧烈搅拌的甲苯溶液中,即得到pqds量子点溶液。
456.(3)将制得的pqds钙钛矿量子点于10000r/min,20min离心,分离获得上清液,即得到纯化后的pqds钙钛矿量子点溶液,溶液呈透亮绿色。
457.图6是制备得到的pqds钙钛矿量子的透射电镜图,从图中可看出量子点的粒径大小~12nm,符合cspbbr3量子点尺寸。
458.实施例11
459.p-pqds水溶性钙钛矿纳米晶
460.为达到疏水效果,在制备例11的基础上,将疏水性的端羧基聚乳酸-羟基乙酸共聚物(oh-plga-cooh)包覆到高荧光钙钛矿量子点表面,形成水溶性钙钛矿纳米晶,步骤如下:
461.(1)将42.5mg csbr和73.4mg pbbr2与90mg端羧基聚乳酸-羟基乙酸共聚物(oh-plga-cooh)溶解于5ml的n,n-二甲基二酰胺(dmf)溶剂中,待完全溶解后,加入0.5ml油酸和0.25ml油胺用于稳定溶液;
462.(2)取上述溶液750μl,逐滴缓慢滴加到15ml剧烈搅拌的甲苯溶液中,即得到p-pqds钙钛矿纳米晶溶液;搅拌反应8h,使包覆完全,得到水溶性p-pqds钙钛矿纳米晶。
463.(3)分离提纯p-pqds钙钛矿纳米晶,将其于10000r/min,20min离心,将获得的沉淀物在60℃烘箱中干燥1h,得到深黄色粉末,365nm紫外灯照射下粉末成绿色。
464.(4)将粉末分散于水中,室温保存水溶性p-pqds钙钛矿纳米晶。
465.图7是实施例11制备得到的水溶性p-pqds钙钛矿纳米晶的透射电镜图。从图21中可以看出,p-pqds钙钛矿纳米晶的平均粒径为50nm,粒径较制备例11变大,说明该端羧基聚乳酸-羟基乙酸共聚物对多个pqds量子点包覆成一个整体形貌,包覆效果好。
466.图8为实施例11的p-pqds钙钛矿纳米晶在420~450nm激发下的荧光成像图。
467.实施例21
468.水溶性钙钛矿纳米晶生物纳米探针
469.为了进一步将疏水钙钛矿纳米晶与生物材料偶联构建新型纳米生物探针,在实施例1的基础上,可利用其钙钛矿量子点表面的高正电荷性能,通过正负电荷静电作用与带负电荷的生物材料进行连接,构建水溶性钙钛矿纳米晶探针,具体实施步骤如下:
470.(1)氯毒素多肽溶解到超纯水(ph=6.42)中,将其溶液浓度配置成10mg/ml。
471.(2)取1ml浓度为0.1mg/ml的p-pqds溶液与10ul浓度为10mg/ml氯毒素多肽进行混合,涡旋30s,使其混合均匀,配置好的probe-pqds探针溶液放置4℃保存。
472.图9为实施例21中的p-pqds及纳米探针probe-pqds的荧光发射光谱。从图9中可以看出,p-pqds连接生物材料会发生微小蓝移,这是因为p-pqds的尺寸因连接生物材料有所变化,因其相对应光谱产生微小变化;同时也可以看出,纳米探针probe-pqds几乎完全保留了原有p-pqds的光学性能。
473.实施例31
474.纳米探针识别脑胶质瘤251细胞
475.完成生物纳米探针的构建后,对该探针进行识别功能验证。在实施例2的基础上,采用生物实验中常规实验方法验证该探针识别功能。本实施例使用实施例21制备的纳米探针p-pqds标记氯毒素多肽,目标分析物为脑胶质瘤u251细胞以及ha细胞。
476.(1)将u251细胞及ha细胞以每孔1
×
105个细胞的密度接种共聚焦皿中,在37℃的co2培养箱中培养。
477.(2)取出共聚焦皿,用pbs(0.01m,ph=7.3)进行冲洗细胞3次。
478.(3)加入2ml 4%多聚甲醛固定15min,再次用pbs(0.01m,ph=7.3)进行冲洗细胞3次。
479.(4)加入2ml山羊血清工作液进行封闭30min,再次用pbs(0.01m,ph=7.3)进行冲洗细胞3次。
480.(5)加入配置好的1ml 0.1mg/ml probe-pqds探针,室温识别1h。
481.(6)回收探针溶液,再次用pbs(0.01m,ph=7.3)进行冲洗细胞4~6次。
482.(7)用dapi(1mg/ml)复染细胞核,避光孵育15min,用pbs(0.01m,ph=7.3)进行冲洗细胞4~6次。
483.(8)观察共聚焦显微镜。405nm和488nm双通道激发。
484.图11为实施例31中的probe-pqds探针与u251细胞及ha细胞识别验证的confocal荧光成像图,双通道405nm和488nm激发。405nm通道对应dapi通道;488nm通道对应probe-pqds。从图中可以直观的看出probe-pqds特异性识别脑胶质瘤u251细胞,而对于几乎不表达的ha细胞,几乎不识别,这符合理论基础。
485.上述实施例中的生物材料亦可替换为适配体或抗体,得到钙钛矿纳米晶与适配体或抗体偶联的纳米探针,得到的纳米探针同样具有特异性识别功能。
486.除非另有说明,以下实施例中使用的原料和试剂均为市售商品,或者可以通过已知方法制备。
487.实施例12
488.一种cspbbr
3-qds钙钛矿量子点的合成方法,步骤如下:
489.(1)将0.2mmol csbr和0.2mmol pbbr2溶解于5ml的n,n-二甲基二酰胺(dmf)溶剂
中,待完全溶解后,加入0.5ml油酸和0.25ml油胺用于稳定溶液;
490.(2)取上述溶液0.5ml,缓慢滴加到10ml剧烈搅拌的甲苯溶液中,即得到cspbbr
3-qds量子点溶液。
491.(3)将制得的cspbbr
3-qds钙钛矿量子点于10000r下离心10min,分离获得上清液,即得到纯化后的cspbbr
3-qds钙钛矿量子点溶液。
492.图12为实施例12制得的cspbbr
3-qds钙钛矿量子点的荧光发射光谱及吸收光谱图。从图中可以看出,本实施例制得的cspbbr
3-qds钙钛矿量子点的最大发射峰为514nm,且cspbbr
3-qds钙钛矿量子点的半峰宽为18nm。由此表明本实施例制得的cspbbr
3-qds钙钛矿量子点具有窄的荧光发射半峰宽,且其吸收边对应于最大发射峰514nm。
493.图13为实施例12制得的cspbbr
3-qds钙钛矿量子点的透射电镜图(左图)及其晶格条纹图(右图)。从图13中透射电镜图(左图)可以看出,本实施例制得的cspbbr
3-qds钙钛矿量子点的粒径约为12nm。从图13中晶格条纹图(右图)可以看出,本实施例制得的cspbbr
3-qds钙钛矿量子点的条纹间距为0.295nm。由此表明本实施例制得的cspbbr
3-qds钙钛矿量子点质量较好,且粒径均一。
494.实施例22
495.为进一步达到疏水效果,在实施例12的基础上,将含端羧基的疏水性聚乳酸-羟基乙酸共聚物(oh-plga-cooh)包覆到高荧光钙钛矿量子点表面,以形成疏水性钙钛矿纳米晶,步骤如下:
496.(1)将0.2mmol csbr和0.2mmol pbbr2和90mg的含端羧基的聚乳酸-羟基乙酸共聚物(oh-plga-cooh)溶解于5ml的n,n-二甲基二酰胺(dmf)溶剂中,待完全溶解后,加入0.5ml油酸和0.25ml油胺用于稳定溶液;
497.(2)取步骤(1)制得的混合溶液0.5ml,滴加到10ml剧烈搅拌的甲苯溶液中,即得到cspbbr
3-qds@plga量子点溶液;
498.(3)取1ml步骤(2)所得溶液加入15ml甲苯溶液中,搅拌反应48h,使包覆完全,得到cspbbr
3-qds@plga钙钛矿纳米晶混合溶液;
499.(4)将步骤(3)制得的cspbbr
3-qds@plga钙钛矿纳米晶混合溶液于10000r下离心10min,并将获得的沉淀物在60℃烘箱中干燥1h;
500.(5)向步骤(4)干燥好的产物中加入2~4ml水,超声2min,即得到分散均匀的cspbbr
3-qds@plga钙钛矿纳米晶分散液。图14为实施例22制得的cspbbr
3-qds@plga钙钛矿纳米晶的透射电镜图。从图中可以看出,本实施制得的cspbbr
3-qds@plga钙钛矿纳米晶的粒径约为80nm,粒径较实施例12制得的cspbbr
3-qds钙钛矿量子点的粒径增大,由此表明端羧基聚乳酸-羟基乙酸共聚物(oh-plga-cooh)成功包覆于cspbbr
3-qds钙钛矿量子点上。因此,有望用于生物检测等诸多领域。
501.图15为实施例22制得的cspbbr
3-qds@plga钙钛矿纳米晶的扫描电镜图。从图中可以看出,本实施制得的cspbbr
3-qds@plga钙钛矿纳米晶的粒径约为80nm,且cspbbr
3-qds@plga钙钛矿纳米晶颗粒分散均匀,且与其透射电镜表征结果一致。
502.图16为实施例12制得的cspbbr
3-qds钙钛矿纳米晶(下)和实施例22制得的cspbbr
3-qds@plga钙钛矿纳米晶(上)的xrd图。从图中结果可以看出,本发明实施例12制得的cspbbr
3-qds钙钛矿量子点具有很强且尖锐的衍射峰,为纯相结构,质量佳。而经端羧基
聚乳酸-羟基乙酸共聚物(oh-plga-cooh)包覆后形成的cspbbr
3-qds@plga钙钛矿纳米晶的衍射峰强度略有降低。由此进一步表明本发明的端羧基聚乳酸-羟基乙酸共聚物(oh-plga-cooh)聚合物包覆成功。
503.图17为实施例12制得的cspbbr
3-qds钙钛矿纳米晶和实施例22制得的cspbbr
3-qds@plga钙钛矿纳米晶的量子产率柱状图。从图中可以得出:本发明制得的cspbbr
3-qds钙钛矿量子点的量子产率高达83.10%,说明其具有高荧光强度。经端羧基聚乳酸-羟基乙酸共聚物(oh-plga-cooh)包覆后形成的疏水性cspbbr
3-qds@plga钙钛矿纳米晶的量子产率仍高达70.07%,由此表明端羧基聚乳酸-羟基乙酸共聚物(oh-plga-cooh)包覆于cspbbr
3-qds钙钛矿纳米晶上后,不仅实现了钙钛矿量子点在水相中的稳定存在。且几乎完全保留了钙钛矿量子点的光学性能(对其荧光强度基本无影响),端羧基聚乳酸-羟基乙酸共聚物(oh-plga-cooh)包覆后形成的疏水性cspbbr
3-qds@plga钙钛矿纳米晶仍具有较高的荧光强度。
504.实施例32
505.疏水钙钛矿纳米晶用于水相荧光检测应用:
506.经端羧基聚乳酸-羟基乙酸共聚物(oh-plga-cooh)包覆后形成的疏水性cspbbr3-qds@plga钙钛矿纳米晶因表面暴露较多-cooh官能团,其在溶液中电性均为负值。抗体的本质是一种蛋白质,蛋白质又是一种两性电解质,当外界溶液的ph大于两性离子的等电点pi值,两性离子释放质子带负电;当外界溶液的ph小于两性离子的pi值,两性离子质子化带正电。因此,可通过调节缓冲溶液的ph值来调控抗体电性。通过电荷静电相互作用,我们可以将疏水性cspbbr
3-qds@plga钙钛矿纳米晶与抗体(例如:igg、igm、iga等)偶联,以形成一种新型钙钛矿纳米晶生物探针,具体步骤如下:
507.(1)配制生物中常见的几种缓冲溶液:mes缓冲溶液(ph=5.15)、pbs缓冲溶液(ph=7.3)、tris缓冲溶液(ph=8.17)。
508.(2)将200mg实施例22制得的cspbbr
3-qds@plga钙钛矿纳米晶分别加入2ml mes缓冲溶液(ph=5.15)中、pbs缓冲溶液(ph=7.3)、tris缓冲溶液(ph=8.17)中,室温、磁力搅拌300r,30min;
509.(3)分别取10μl人igg抗体(1mg/ml)和4μl曲拉通x-100加入步骤(2)的缓冲溶液中,并于摇床中37℃下反应30min,即可得到cspbbr
3-qds@plga钙钛矿纳米晶标记的人igg探针cspbbr
3-qds@plga@igg;
510.(4)将步骤(3)制得的探针cspbbr
3-qds@plga@igg于4℃下冷藏保存。
511.图18为实施例32制得的cspbbr
3-qds@plga、人igg、以及探针cspbbr3-qds@plga@igg分别在mes缓冲溶液(ph=5.15)、pbs缓冲溶液(ph=7.3)、tris缓冲溶液(ph=8.17)等溶液中的zeta电位图。从图中可以看出,cspbbr
3-qds@plga在ph=5.15、ph=7.3、ph=8.17等酸性、中性、碱性溶液中电性均为负值;人igg抗体在ph=5.15酸性条件下电性为正值,在ph=7.3、ph=8.17等中性、碱性溶液中电性均为负值;故将cspbbr3-qds@plga钙钛矿纳米晶与人igg置于mes(ph=5.15)缓冲溶液中,可实现电荷静电相互作用,以构建cspbbr
3-qds@plga新型钙钛矿纳米晶探针。
512.除非另有说明,以下实施例中使用的原料和试剂均为市售商品,或者可以通过已知方法制备。
513.下述实施例中使用的端羧基聚乳酸-羟基乙酸共聚物(oh-plga-cooh)购买于济南岱罡生物工程有限公司,数均分子量为30000,dlla:ga的百分比为75:25。
514.制备例13
515.pqds钙钛矿量子点的制备步骤如下:
516.(1)将42.5mg csbr和73.4mg pbbr2溶解于5ml的n,n-二甲基二酰胺(dmf)溶剂中,待完全溶解后,加入0.5ml油酸和0.25ml油胺用于稳定溶液;
517.(2)取上述溶液500μl,置于手套箱中,n2氛围保护下缓慢滴加到10ml剧烈搅拌的甲苯溶液中,即得到pqds量子点溶液。
518.(3)将制得的pqds钙钛矿量子点于10000r/min,20min离心,分离获得上清液,即得到纯化后的pqds钙钛矿量子点溶液,溶液呈透亮绿色。
519.图19是制备得到的pqds钙钛矿量子的透射电镜图及其晶格条纹,左图代表透射电镜图,量子点的粒径大小~12nm,符合cspbbr3量子点尺寸;右图代表其的条纹间距为0.295nm。说明该方法合成的量子点质量较好,且粒径均一。
520.图20是制备得到的pqds钙钛矿量子的荧光发射光谱及吸收波谱。从图20中可以看出,pqds钙钛矿量子点在365nm激发下可产生强荧光,其发射峰位为515nm,半峰宽为18nm,说明该量子点荧光发射较窄,吸收边同时对应发射峰为515nm。
521.制备例23sulfydryl-pqds钙钛矿量子点的制备
522.(1)将42.5mg csbr和73.4mg pbbr2溶解于5ml的n,n-二甲基二酰胺(dmf)溶剂中,待完全溶解后,加入0.5ml油酸、0.25ml油胺、0.2ml巯基十一氨酸(sulfydryl)用于稳定溶液;
523.(2)取上述溶液500μl,置于手套箱中,n2氛围保护下,缓慢滴加到10ml剧烈搅拌的甲苯溶液中,即得到pqds量子点溶液。
524.(3)将制得的sulfydryl-pqds钙钛矿量子点于10000r/min,20min离心,分离获得上清液,即得到纯化后的pqds钙钛矿量子点溶液,溶液呈透亮青色;紫外灯(365nm)照射下,溶液呈现蓝色。
525.图21是制备得到的sulfydryl-pqds钙钛矿量子的荧光发射光谱及吸收波谱。从图21中可以看出,sulfydryl-pqds钙钛矿量子点在365nm激发下可产生强荧光,其发射峰位为461nm。因此,通过调整钙钛矿量子点组分,可以得到不同发射波长范围的荧光基团。
526.实施例13pqds@plga疏水性钙钛矿纳米晶
527.为达到疏水效果,在制备例13的基础上,将疏水性的端羧基聚乳酸-羟基乙酸共聚物(oh-plga-cooh)包覆到高荧光钙钛矿量子点表面,形成疏水性钙钛矿纳米晶,步骤如下:
528.(1)将42.5mg csbr和73.4mg pbbr2与90mg端羧基聚乳酸-羟基乙酸共聚物(oh-plga-cooh)溶解于5ml的n,n-二甲基二酰胺(dmf)溶剂中,待完全溶解后,加入0.5ml油酸和0.25ml油胺用于稳定溶液;
529.(2)取上述溶液500μl,缓慢滴加到10ml剧烈搅拌的甲苯溶液中,即得到pqds@plga量子点溶液;再取1ml所得溶液加入15ml甲苯溶液中,搅拌反应48h,使包覆完全,得到疏水pqds@plga钙钛矿纳米晶。
530.(3)分离提纯pqds@plga钙钛矿纳米晶,将其于10000r/min,20min离心,将获得的沉淀物在60℃烘箱中干燥1h,得到淡黄色粉末,紫外灯照射下粉末成绿色。
531.(4)将粉末分散于水中,室温保存疏水pqds@plga钙钛矿纳米晶。
532.图22是实施例13制备得到的疏水pqds@plga钙钛矿纳米晶的透射电镜图。从图22中可以看出,pqds@plga钙钛矿纳米晶的平均粒径为80nm,粒径较制备例13变大,说明该端羧基聚乳酸-羟基乙酸共聚物对多个pqds量子点包覆成一个整体形貌,包覆效果好。
533.图23为实施例13的pqds@plga钙钛矿纳米晶的光学显微镜图。其中,左图代表纳米晶在420~450nm激发下的荧光成像图,右图代表纳米晶的明场图。
534.图24为在水中放置至少90天的pqds@plga钙钛矿纳米晶的荧光发射光谱及吸收波谱。从图24中可以看出,放置至少90天的pqds@plga钙钛矿纳米晶的pl光谱与纯钙钛矿量子点pqds所处发射峰位置和半峰宽几乎一致,虽然因其外层包覆一层聚合物导致吸收谱强度降低,但也正因如此pqds@plga钙钛矿纳米晶能够在水相中稳定存在,且几乎保留了pqds量子点的光学性质,且包覆粒径均一。
535.实施例23偶联法制备疏水钙钛矿纳米晶生物纳米探针
536.为了进一步将疏水钙钛矿纳米晶与生物材料偶联构建新型纳米生物探针,在实施例1的基础上,利用封装包覆材料聚乳酸表面基团,以edc/nhs作交联剂,与生物材料进行偶联构建一种新型荧光检测探针。具体实施步骤如下:
537.(1)配制6mg/ml的1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(edc)和30mg/ml的n-羟基琥珀酰亚胺(nhs),交联反应使用体积比为1:1,现配现用。
538.(2)将10mg pqds@plga钙钛矿纳米晶加入2ml edc和nhs的混合溶液中,室温、磁力搅拌300r/min,30min,充分活化pqds@plga钙钛矿纳米晶表面的-cooh。
539.(3)取10μl人igg抗体(1mg/ml)和4μl曲拉通x-100加入上述(2)溶液中,摇床温和反应30min,即可得到pqds@plga标记人igg探针pqds@plga@igg。
540.图25为实施例23中的pqds@plga钙钛矿纳米晶与人igg抗体偶联形成生物纳米探针pqds@plga@igg的sem图以及eds能谱图。从图中可以看中,生物纳米探针pqds@plga@igg的平均粒径为200nm;聚合物封装包覆的钙钛矿量子点与抗体蛋白偶联成功,且eds能谱进一步证明其中形成钙钛矿量子点的主元素pb、cs、br的存在。
541.实施例33纳米探针识别抗原
542.完成生物纳米探针的构建后,对该探针进行识别功能验证。在实施例23的基础上,采用生物实验中常规实验方法验证该探针识别功能。本实施例使用实施例23制备的纳米探针pqds@plga标记人igg作为抗体,目标分析物为eu标记的抗人igg作为抗原。图27为本实施例生物纳米探针pqds@plga@igg与eu标记抗人igg进行识别验证的实验示意图。
543.(1)采用96孔板对板底进行包被,将eu-标记的抗人igg(10μg/ml)以50μl/well用量包被孔板设定为实验组,4℃过夜孵育;此时,设定对照实验组,板底对其他物质,将牛血清蛋白bsa进行包被孵育的对照组和全空白对照的空白组。
544.取出包被过的96孔板,分别对实验组、对照组、空白组的孵育孔板进行pbst(pbs缓冲液,ph=7.3,含万分之五体积浓度的tween-20)清洗3~5次,洗去多余未包被的eu-标记的抗人igg或bsa。
545.(2)对包被孔板进行封闭处理,配制质量分数为5%脱脂牛奶粉,以200μl/well用量封闭孵育孔板,37℃,1h,对板底为包被抗体的位点进行占据,降低非特异性吸附;对封闭孔板进行pbst(pbs缓冲液,ph=7.3,含万分之五体积浓度的tween-20)清洗3~5次,洗去多
余脱脂牛奶粉溶液。
546.(3)加入100μl实施例33中制备的生物纳米探针pqds@plga@igg到封闭后包被eu-标记的抗人igg及包被牛血清蛋白bsa的96孔板中,37℃,1h;对识别孔板进行pbst(pbs缓冲液,ph=7.3,含万分之五体积浓度的tween-20)清洗3~5次,洗去多余未被识别的pqds@plga@igg。
547.图26为实施例33中的pqds@plga钙钛矿纳米晶与人igg抗体偶联形成生物纳米探针pqds@plga@igg,并与eu标记抗人igg识别验证的confocal荧光成像图,双通道488nm和561nm激发。
548.其中,第一行为实验组,以eu标记抗人igg包被孔板,对应图片编号为1~3,pqds@plga标记人igg识别,在561nm激发通道呈现红色荧光(即编号3图片),在488nm激发通道呈现绿色荧光(即编号2图片);merge代表488nm和561nm双通道激发,呈现红色和绿色荧光的叠加色黄色荧光成像(即编号1图片)。第二行为牛血清蛋白对照组,采用牛血清蛋白进行包被孔板,并加入pqds@plga标记人igg识别,对应图片编号为4~6;第三行为空白组(blank),未进行抗原包被的孔板,加入pqds@plga标记人igg识别,对应图片编号为7~9。
549.从图26的荧光成像图中可以看出,实验组因板底包被eu标记抗人igg,在561nm激发光下呈现红色荧光图像,识别的人igg在pqds@plga标记在488nm激发条件下,呈现绿色荧光成像,可以证明抗体-抗原识别成功;同时,对照组使用不能够相互识别的抗原代替及空白组,则分别呈现无红色荧光图像和绿色荧光图像,进一步证明该生物纳米探针不仅偶联成功,同时保留原有识别功能。
550.上述实施例中的生物材料亦可替换为适配体或多肽,得到钙钛矿纳米晶与适配体或多肽偶联的纳米探针,得到的纳米探针同样具有特异性识别功能。
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