/GQDs–DNA–Au NPs纳米复合材料及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001 ] 本发明属于纳米新材料领域，具体涉及一种Si02/GQDs-DNA-Au NPs纳米复合材料及其制备方法和应用。
【背景技术】
[0002]纳米复合材料是使用两种及以上物理化学性质完全不同的物质进行耦合或者协同作用重新组合得到的新用途的材料，它所变现的性质除具有本身各部分的性能外，还能表现出许多新奇特性，突破了单一部分性能的局限性。纳米复合材料在新功能材料研发、生物医药、环境保护与污染治理等方向都有显著地应用前景。
[0003]GQDs具有良好的生物相容性、优异的化学惰性、稳定的光学性质和较高的发光强度，在生物医学工程、电子学、催化工程等方面一直被广泛应用。然而，由于GQDs的直径一般在I?2nm且溶解性好，与生物分子结合后不易分离，这限制了信号放大和检测灵敏度。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷，提供一种新型Si02/GQDs_DNA-Au NPs纳米复合材料及其制备方法和应用。
[0005]本发明是采用以下技术方案实现的:
[0006]一种Si02/GQDs-DNA-Au NPs纳米复合材料，GQDs偶联在氨基化S12纳米球表面，并利用DNA两端的-NH2和-⑶OH使Si02/GQDs和Au NPs-DNA连接起来形成Si02/GQDs-DNA-AuNPs纳米复合材料。
[0007]所述GQDs的粒径为I?2nm，所述氨基化Si02纳米球的粒径为80nm?I.2μηι，所述AuNPs 的粒径为 1 ?30nm，所述DNA的序列为5 ’ -HS-(CH2) 6-ATGCTATAATATTAAT_ (CH2) 6-NH2-3 ’。
[0008]一种所述Si02/GQDs-DNA-Au NPs纳米复合材料的制备方法，包括如下步骤:
[0009]SOl:将S12纳米球分散到GQDs溶液中，搅拌反应;其中，所述S12纳米球表面经氨基化处理，所述GQDs溶液用EDC(1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐)和NHS(N-羟基丁二酰亚胺)活化；
[0010]S02:将80?10yL DNA慢慢加入I?2mL Au NPs中，4°C?8°C陈化15?20小时后，每隔7?9小时加入I3B缓冲液和NaCl溶液进行老化，直至磷酸盐终浓度为10?20mM，NaCl终浓度为0.2?0.4M，所得溶液经离心分离后，用缓冲液清洗底部红色沉淀，然后将标记好的Au NPs-DNA重新分散于PBS缓冲液中，保存备用；
[0011]S03:将步骤SOl所得Si02/GQDs和步骤S02所得Au NPs-DNA复合材料室温下培养2?3小时后离心，得Si02/GQDs-DNA-Au NPs纳米复合材料。
[0012]步骤SOl中，采用超声使100?120mg氨基化S12纳米球和20?24mL浓度为I?4mg/mL活化的GQDs溶液形成均匀分散液，在低速搅拌下室温避光反应20?25小时。
[0013]步骤S02中，所述DNA的浓度是ΙΟμΜ，所述NaCl溶液的初始浓度是2M，所述PB缓冲液是0.1M Na2HPO4-KH2PO4^pH 8.0，所述PBS缓冲液是含0.2M NaCl的1mM Na2HPO4-KH2PO4^pH7.4。
[0014]步骤S03中，所述Si02/GQDs纳米材料为80?120yL，所述Au NPs-DNA复合材料的体积为80?100yL。
[0015]一种所述的Si02/GQDs-DNA_Au NPs纳米复合材料在荧光生物传感器上的应用。
[0016]所述荧光生物传感器用于灵敏检测BLM，即利用BLM.Fe(II)剪切DNA特定位点，使得Au NPs远离Si02/GQDs，能量共振转移减弱，对体系的荧光信号变化进行测定。
[0017]本发明基于荧光能量共振转移(FRET)原理设计了一种新型荧光生物传感器用于灵敏检测BLM(博来霉素)。其中，Si02/GQDs作为能量供体，DNA修饰的Au NPs作为能量受体。当体系中不存在BLM.Fe(II)时，由于DNA的连接作用，使得Si02/GQDs和Au NPs-DNA相互靠近，满足能量共振转移的条件，在Si02/GQDs的激发波长下激发，Si02/GQDs发射的荧光被AuNPs吸收，显示为荧光猝灭。当加入BLM.Fe(II)时，BLM.Fe(II)和氧形成的加合物BLM.Fe(III)OOH表现出断裂DNA的活性。BLM.Fe(II)剪切DNA特定位点，使得Au NPs远离S12/GQDs，能量共振转移消失，对Si02/GQDs的荧光信号变化进行测定。随着BLM-Fe(II)加入量的增加，Au NPs远离Si02/GQDs的量也随之增加。不同浓度BLM.Fe(II)所对应的荧光信号也会随之发生变化。
[0018]与现有技术相比，本发明提供的Si02/GQDs-DNA-AuNPs复合材料中，GQDs具有稳定的光学性质，发光强度高，并且均匀分布在S12纳米球表面，提高了GQDs的化学生物修饰效率；S12球表面氨基化之后，将GQDs偶联在S12球表面，GQDs发光性能保持不变，S12/GQDs具有良好的生物相容性、合成简便、绿色无污染、表面易于修饰、发光稳定且容易分离，更有利于实际应用;并且Si02/GQDs作为能量供体，DNA修饰的Au NPs作为能量受体，使S12/GQDs-DNA-Au NPs纳米复合材料可应用于生物体系，该检测线性范围为0.5?ΙΟΟΟηΜ，检测下限达0.2nM，相关系数为0.979。
【附图说明】
[0019]图1是本发明所述Si02/GQDs-DNA-AuNPs纳米复合材料制备及应用过程的示意图，其中箭头所示位置为切割位点；
[0020]图2是本发明实施例1所制得材料的透射电镜图:(A)AuNPs； (B)GQDs； (C)S12/GQDs； (D)Si02/GQDs-DNA-Au NPs纳米复合材料；(E)Si02/GQDs-DNA-Au NPs纳米复合材料加入BLM后；
[0021 ]图3是本发明实施例1所得材料的荧光曲线图:(a)Si02纳米球；(b)Si02/GQDs纳米材料；(c)Si02/GQDs-DNA_Au NPs纳米复合材料；(d)Si02/GQDs-DNA-Au NPs纳米复合材料加入BLM后体系的响应曲线；
[0022]图4是本发明制备的不同GQDs溶液浓度与不同粒径S12纳米球偶联合成的S12/GQDs纳米材料相应荧光变化值；
[0023]图5是本发明实施例1的Au NPs-DNA对Si02/GQDs信号猝灭随Au NPs-DNA体积变化的荧光强度变化曲线；
[0024]图6A、6B是本发明实施例1的Si02/GQDs-DNA_Au NPs纳米复合材料制备的荧光传感器对不同浓度BLM的荧光响应曲线；
[0025]图7是本发明制备的荧光传感器的选择性对照。
【具体实施方式】
[0026]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0027]实施例1
[0028]将4mL TEOS加入3.3mL氨水和47mL无水乙醇的混合体系中，室温搅拌24小时，再加A300yL APTES，剧烈搅拌至少1小时，离心并用乙醇与去离子水洗涤多次，获得所述氨基化80nm Si02纳米球。
[0029]20mL 2mg/mL的GQDs溶液用EDC(50mM)和NHS(1mM)活化，称取10mg直径为80nm的氨基化S12纳米球分散到GQDs溶液中，GQDs溶液超声5分钟使其形成均匀分散液，在低速搅拌下室温避光反应24小时，GQDs可在氨基与羧基偶联作用下形成Si02/GQDs纳米材料。
[0030]将10yL ΙΟμΜ DNA慢慢加入ImL新制备的直径为15nm的Au NPs中。4°C陈化16小时后，每隔8小时加入0.1M的PB(pH 8.0)缓冲液和2M的NaCl溶液进行老化，直至磷酸盐终浓度为10mM，NaCl终浓度为0.3M。所得溶液于12000rpm转速下离心20分钟，小心除去上清液，底部红色沉淀用缓冲液清洗两次以移去未键合的DNA。最后将标记好的Au NPs-DNA重新分散于0.2M PBS缓冲液中，置于4°C保存备用。其中，0.2M PBS缓冲液为含0.2M NaCl的1mMNa2HPO4-KH2PO4，pH 7.4; 0.IM PB缓冲液为0.IM Na2HPO4-KH2PO4，pH 8.0。
[0031]将上述制得的10yL Si02/GQDs和80yL Au NPs-DNA复合材料室温下培养2小时，所得溶液