一种基于铝离子诱导磷光铜纳米簇聚集增强荧光检测铝离子的方法及其应用技术

本发明专利技术涉及一种基于铝离子诱导磷光铜纳米簇聚集增强荧光检测铝离子的方法及其应用，属于纳米生物传感技术领域。室温下，在DMF和去离子水的混合溶剂中加入谷胱甘肽、硫酸铜制备具有磷光特性的铜纳米簇(Cu NCs)。铝离子(Al

A method for detecting aluminium ion based on aluminium ion-induced phosphorescent copper nanoclusters aggregation-enhanced fluorescence detection and its application

The invention relates to a method for detecting aluminium ion based on aluminium ion induced phosphorescent copper nanocluster aggregation enhanced fluorescence detection and its application, belonging to the field of nanometer biosensor technology. Copper nanoclusters (Cu NCs) with phosphorescent properties were prepared by adding glutathione and copper sulfate into DMF and deionized water at room temperature. Aluminum ions (Al)

【技术实现步骤摘要】
一种基于铝离子诱导磷光铜纳米簇聚集增强荧光检测铝离子的方法及其应用
本专利技术涉及一种基于铝离子诱导磷光铜纳米簇聚集增强荧光检测铝离子的方法及其应用，属于生物传感

技术介绍
金属纳米团簇由数个以至数十个金属原子组成，尺寸接近电子费米波长，是一种新型的荧光纳米材料。由于金属纳米团簇超小的尺寸，使其具有出色的尺寸效应，优秀的光物理特性和催化效果。从生物探针到催化剂，LED到光电池，金属团簇在多个领域有着广泛的研究和应用。其中金属铜纳米簇具有更高的反应活性，与分子蛋白及酶更高的关联性。近些年来，金属纳米团簇由于其独特的化学、物理性质而引起了广泛的关注，越来越多的应用于生物荧光检测领域。铝是地球上含量最多的金属元素，在日常生活中，工业和农业都占有重要位置。但是过量的铝离子不仅会危害植物的生长，而且还会引发人类疾病。正因为人体健康和铝离子的息息相关，所以近年来对铝离子检测的方法的研究越来越关注。检测铝离子的方法有很多种，如原子吸收光谱法，伏特法和电感耦合等离子体质谱法等等，但是这些方法有很多缺点，比如复杂的前处理过程、不能实时监控和昂贵的仪器损失费。而具有高灵敏度、高选择性、简单快捷、能实时监控优势的荧光探针成为众多研究者关注的焦点。但是目前所报道检测铝离子的荧光探针主要为传统有机小分子，普遍存在光化学稳定性差、斯托克斯位移较小等不容忽视的缺点,使其在应用中灵敏度降低,并且无法对标记物进行长期的追踪及观察标记物的动力学过程。为了克服上述不足，开发一种新型的检测铝离子探针具有重要的意义。焦磷酸盐(PPi)是三磷酸腺苷(ATP)在细胞条件下水解的产物，在代谢酶促反应和生理能量传递等多种生物学过程中起着至关重要的作用，它是一种生物学上重要的靶向目标，其检测已成为研究实时DNA测序的方法。此外，PPi与许多疾病有关，如焦磷酸钙脱水晶体和软骨珊瑚虫病。因此，PPi的基于荧光的化学传感一直是传感研究中的主要焦点之一。对于生物系统中的应用，在磷酸盐(Pi)、5'-单磷酸腺苷(AMP)、二磷酸腺苷(ADP)和ATP存在下，PPi传感通常需要高度选择性。迄今为止，PPi受体设计中最成功的策略是在体系中加入金属离子形成配合物，因为金属离子与PPi之间有很强的结合亲和力，基于此可以检测到PPi。I.Ravikumar等研究了在生理条件下的锌(II)离子和PPi选择性荧光OFF-ON-OFF功能的化学传感器。基于喹啉的化学传感器处于OFF状态，通过荧光增强(ON状态)选择性地检测Zn2+，随后在相对于其他竞争性阴离子如Pi、AMP和ATP等，PPi表现出在缓冲溶液中的选择性荧光猝灭(OFF状态)，实现了对PPi的选择性检测。因此，检测PPi对于生物学过程的研究具有重大意义。碱性磷酸酶(ALP)是一种广泛存在于生物组织中的膜结合酶。血清中ALP的异常表达与骨病、肝功能障碍、乳腺癌、前列腺癌以及糖尿病等多种疾病密切相关，是一种重要的生物标志物。此外，由于其具有高度的催化活性，广泛的底物特异性，容易与抗体结合，温和的反应条件和良好的稳定性等优点，ALP被广泛用作酶联免疫吸附测定(ELISA)中的标记酶，以产生可检测信号。因此，实现对ALP活性的高灵敏度和高选择性检测，对于ALP相关疾病的诊断和基于ALP的ELISA平台的开发具有重要意义。目前，有多种方法用于检测ALP，例如：比色法、化学发光法、电化学发光法及表面增强共振拉曼散射等方法。在这些方法中，普遍存在检测限低，价格昂贵，操作复杂等不足。因此，基于酶蛋白相应底物的荧光分析法响应快速，操作方法简单，受到了广泛的关注和重视。综上所述，结合金属铜纳米簇稳定的荧光特性和生物关联性，通过铜纳米簇与铝离子具有相互作用，使用焦磷酸根作为反应底物，实现一种基于铝离子诱导磷光铜纳米簇聚集增强荧光检测铝离子的方法及其应用于检测焦磷酸根和碱性磷酸水解酶具有重大的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，为了克服现有技术的不足，提出一种基于铝离子诱导磷光铜纳米簇聚集增强荧光检测铝离子的方法及其应用。所述方法可以通过温和的合成条件、简单的合成步骤、便宜的合成原料快速制备出具有磷光特性的铜纳米簇。所述的铜簇探针能有效、快速地实现对铝离子，焦磷酸根离子及碱性磷酸水解酶的高选择性和高灵敏度检测。为了解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案之一是：一种基于铝离子诱导磷光铜纳米簇聚集增强荧光检测铝离子的方法，包括如下步骤：室温下，取DMF和去离子水配置混合溶液，DMF/水体积比例为4:1～8，将5-50μL谷胱甘肽0.025～0.2M加入到300-500μL混合溶剂中，轻轻摇晃至均匀，取硫酸铜溶液加入玻璃瓶，使混合溶液中铜离子浓度为300～2000μM，放入10-30℃振荡箱，慢速搅拌震荡1-20分钟，形成磷光铜纳米簇，配置铝离子于离心管中，在铜纳米簇中加入不同浓度的铝离子，充分振荡，室温放置，由于诱导聚集效应使铜纳米簇荧光增强，根据荧光强度的变化，以此定量检测铝离子。优选的，包括如下步骤：室温下，取DMF和去离子水配置混合溶液，DMF/水体积比例为2：1，将20μL谷胱甘肽0.2M加入到480μL混合溶剂中，轻轻摇晃至均匀，取硫酸铜溶液加入玻璃瓶，使混合溶液中铜离子浓度为500μM，放入20℃振荡箱，慢速搅拌震荡1分钟，形成磷光铜纳米簇，配置铝离子于离心管中，在铜纳米簇中加入不同浓度的铝离子，充分振荡，室温放置，由于诱导聚集效应使铜纳米簇荧光增强，根据荧光强度的变化，以此定量检测铝离子。优选的，在铜纳米簇中加入不同浓度铝离子，铜纳米簇浓度为50-200μM，铝离子浓度为0-100μM，充分振荡，室温放置5-20min，由于诱导聚集效应使铜纳米簇荧光增强，根据荧光强度的变化，以此定量检测铝离子。本专利技术提出的技术方案之二是：基于焦磷酸根竞争Al3+-铜簇聚集体中Al3+检测焦磷酸根的方法，包括如下步骤：由于诱导聚集效应使铜纳米簇荧光增强。配置焦磷酸根于离心管中，在与铜纳米簇-铝离子体系中加入不同浓度焦磷酸根，由于焦磷酸根与铝离子的结合作用使纳米簇-铝离子体系的荧光淬灭。根据荧光强度的变化，以此定量检测焦磷酸根；具体为：包括如下步骤：在铜纳米簇中加入不同浓度铝离子，铜纳米簇浓度为50-200μM，铝离子浓度为0-100μM，由于诱导聚集效应使铜纳米簇荧光增强。配置焦磷酸根于1mL离心管中，在与铜纳米簇-铝离子体系中加入不同浓度焦磷酸根，焦磷酸根浓度为0-100μM，由于焦磷酸根与铝离子的结合作用使纳米簇-铝离子体系的荧光淬灭。根据荧光强度的变化，以此定量检测焦磷酸根。本专利技术提出的技术方案之三是：基于磷光铜纳米簇探针检测碱性磷酸水解酶的方法，包括如下步骤：由于诱导聚集效应使铜纳米簇荧光增强。取不同浓度碱性磷酸酶孵育的焦磷酸根加入与铜纳米簇-铝离子体系中，充分振荡，室温放置。焦磷酸根受到不同浓度碱性磷酸酶的水解作用，抑制了焦磷酸根对铜纳米簇-铝离子体系的淬灭作用，根据荧光强度的变化，以此定量检测碱性磷酸酶。具体为：包括如下步骤：在铜纳米簇中加入不同浓度铝离子，铜纳米簇浓度为50-200μM，铝离子浓度为0-100μM，由于诱导聚集效应使铜纳米簇荧光增强。取不同浓度碱性磷酸酶加入焦磷酸根总体积为500μL，混合溶液中磷本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于铝离子诱导磷光铜纳米簇聚集增强荧光检测铝离子的方法，其特征在于：包括如下步骤：室温下，取DMF和去离子水配置混合溶液，DMF/水体积比例为4:1～8，将5‑50μL谷胱甘肽0.025～0.2M加入到300‑500μL混合溶剂中，轻轻摇晃至均匀，取硫酸铜溶液加入玻璃瓶，使混合溶液中铜离子浓度为300～2000μM，放入10‑30℃振荡箱，慢速搅拌震荡1‑20分钟，形成磷光铜纳米簇，配置铝离子于离心管中，在铜纳米簇中加入不同浓度的铝离子，充分振荡，室温放置，由于诱导聚集效应使铜纳米簇荧光增强，根据荧光强度的变化，以此定量检测铝离子。

【技术特征摘要】
1.一种基于铝离子诱导磷光铜纳米簇聚集增强荧光检测铝离子的方法，其特征在于：包括如下步骤：室温下，取DMF和去离子水配置混合溶液，DMF/水体积比例为4:1～8，将5-50μL谷胱甘肽0.025～0.2M加入到300-500μL混合溶剂中，轻轻摇晃至均匀，取硫酸铜溶液加入玻璃瓶，使混合溶液中铜离子浓度为300～2000μM，放入10-30℃振荡箱，慢速搅拌震荡1-20分钟，形成磷光铜纳米簇，配置铝离子于离心管中，在铜纳米簇中加入不同浓度的铝离子，充分振荡，室温放置，由于诱导聚集效应使铜纳米簇荧光增强，根据荧光强度的变化，以此定量检测铝离子。2.根据权利要求1所述的基于铝离子诱导磷光铜纳米簇聚集增强荧光检测铝离子的方法，其特征在于：包括如下步骤：室温下，取DMF和去离子水配置混合溶液，DMF/水体积比例为2：1，将20μL谷胱甘肽0.2M加入到480μL混合溶剂中，轻轻摇晃至均匀，取硫酸铜溶液加入玻璃瓶，使混合溶液中铜离子浓度为500μM，放入20℃振荡箱，慢速搅拌震荡1分钟，形成磷光铜纳米簇，配置铝离子于离心管中，在铜纳米簇中加入不同浓度的铝离子，充分振荡，室温放置，由于诱导聚集效应使铜纳米簇荧光增强，根据荧光强度的变化，以此定量检测铝离子。3.根据权利要求1所述的基于铝离子诱导磷光铜纳米簇聚集增强荧光检测铝离子的方法，其特征在于：在铜纳米簇中加入不同浓度铝离子，铜纳米簇浓度为50-200μM，铝离子浓度为0-100μM，充分振荡，室温放置5-20分钟，由于诱导聚集效应使铜纳米簇荧光增强，根据荧光强度的变化，以此定量检测铝离子。4.根据权利要求3所述的基于铝离子诱导磷光铜纳米簇聚集增强荧光检测铝离子的方法应用于的检测焦磷酸根方法，其特征在于：焦磷酸根竞争Al3+-铜簇聚集体中Al3+检测焦磷酸根，由于诱导聚集效应使铜纳米簇荧光增强，配置焦磷酸根于离心管中，在与铜纳米簇-铝离子体系中加入不同浓度焦磷酸根，由于焦磷酸根与铝离子的结合作用使纳米簇-铝离子体系的荧光淬灭，根据荧光强度的变化，以此定量检测焦磷酸根。5.根据权利要求4所述的基于铝离子诱导磷光铜纳米簇聚集增强荧光检测铝离子的方法应用于的检测焦磷酸根方法，其特征在于：在铜纳米簇中加入不同浓度铝离子，铜纳米簇浓度为50-200μM，铝离子浓度为0-100μM，充分振荡，室温放置5-20min，由于诱导聚集效应使铜纳米簇荧光增强。配置焦磷酸根于1mL离心管中，在与铜纳米簇-铝离子体系中加入不同浓度焦磷酸根，焦磷酸根浓度为0-100μM，由于焦磷酸根与铝离子的结合作用使纳米簇-铝离子体系的荧光淬灭，根据荧光强度的变化，以此定量检测焦磷酸根。6.根据权利要求1、2、3、4或5所述的基于铝...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘金华，慈乔乔，常进，张承武，李林，张倩晨，邹昌鹏，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32