含铁纳米探针、制备方法及同步辐射用途技术

公开一种含铁纳米探针、制备方法、及其细胞同步辐射原位检测用途，其能够适用于同步辐射X射线显微镜，实现生物大分子或亚细胞结构的高分辨率原位空间定位成像，其是一种多信号的可用于同步辐射X射线成像的蛋白质探针，能够在同步辐射实验前做好预实验，保证结果的一致性，充分利用紧缺的同步辐射资源；同时所含金属元素可用于细胞中所标记蛋白质表达量的定量测定。这种适用于同步辐射X射线蛋白质原位检测的含铁纳米探针，其包括铁基纳米颗粒以及在复合在纳米颗粒外层的包覆物质，所述包覆物质包括生物蛋白质分子和多肽分子。物质包括生物蛋白质分子和多肽分子。物质包括生物蛋白质分子和多肽分子。

【技术实现步骤摘要】
含铁纳米探针、制备方法及同步辐射用途


[0001]本专利技术涉及化学、纳米材料及生物学的
，尤其涉及一种适用于同步辐射X射线细胞检测的含铁纳米探针，这种探针的制备方法，以及该含铁纳米探针同步辐射细胞原位检测的用途。

技术介绍

[0002]蛋白质在细胞功能和结构构建中起着重要作用。由于位置的异质性，蛋白质在细胞结构中的构象和表达受不同细胞环境和功能状态的影响，同时，细胞内蛋白质的表达和定位影响细胞迁移、细胞间相互作用，同时还与一些病症(如癌症)的发展程度密切相关。而在一个生物组织内部的生物系统构成中，也往往包含一系列具有不同蛋白表达水平的细胞。因此，在单个细胞的尺度上分析蛋白质表达水平及分布对于阐明每个细胞在这些系统的功能中所起的作用是很重要的。在临床诊断中，不断发展的更高灵敏度的检测技术可以为此提供更好的诊断。生命科学的研究者们普遍认为，细胞是生命的基本组成单位，关于细胞水平的分析很早之前已经开始进行研究。随着同步光源、检测设备以及光学技术的不断进步，具有超短波长的同步辐射X射线显微镜在细胞成像方面的研究取得了很大的进展。同步辐射装置产生的X射线适用于多种成像机制，包括透射X射线断层摄影术(TXM)，相干X射线衍射成像(CDI)，软X射线断层摄影显微镜(STXM)等。其中软X射线断层摄影术(SXT)是一种能够表征和量化的成像技术。基于这些技术的显微镜和超短波长X射线的成像，可以实现纳米级的分辨率，有望获得高分辨率、完整的细胞/亚细胞结构的二维或三维成像。
[0003]然而，由于蛋白质分子与生物样品本征的差异性较小，仅靠细胞样品对同步辐射X射线的响应是无法明显分辨出蛋白质的数量和分布的，因此，有必要将同步辐射X射线显微镜与生物探针技术相结合，开发出多种适用于同步辐射X射线显微镜的生物探针，实现生物大分子的高分辨率空间定位。同时，由于同步辐射资源的紧缺，有必要在同步辐射实验前做好预实验，而为了保证结果的一致性，有必要设计一种多信号的可用于同步X射线成像的蛋白质探针。

技术实现思路

[0004]为克服现有技术的缺陷，本专利技术要解决的技术问题是提供了一种同步辐射含铁纳米探针及其制备方法，其能够适用于同步辐射X射线显微镜，实现生物大分子的高分辨率原位空间定位成像，其是一种多信号的可用于同步X射线成像的蛋白质探针，能够在同步辐射实验前做好预实验，保证结果的一致性，充分利用紧缺的同步辐射资源；同时所含金属元素可用于细胞中所标记蛋白质表达量的定量测定。
[0005]本专利技术的技术方案是：这种含铁纳米探针，其包括铁基纳米颗粒以及在复合在纳米颗粒外层的包覆物质，所述包覆物质包括生物蛋白质分子和多肽分子。
[0006]含铁纳米探针的制备方法，其包括以下步骤：
[0007](1)将一定浓度的4
‑
(N
‑
马来酰亚胺甲基)环己烷
‑1‑
羧酸磺酸基琥珀酰亚胺酯钠
盐Sulfo
‑
SMCC的二甲基亚砜DMSO溶液，加入到蛋白质的生物磷酸盐缓冲液PBS中，室温搅拌使之混合均匀，得到第一溶液；
[0008](2)将一定浓度的多肽分子的PBS溶液加入到第一溶液中，室温搅拌半小时，之后透析提纯，冷冻干燥保存，得到多肽分子修饰的蛋白分子，称为肽蛋白；
[0009](3)在一定浓度的肽蛋白水溶液中加入一定量的一定浓度的二价铁和三价铁化合物的水溶液，剧烈搅拌使之混合均匀，随后加入一定量的氢氧化钠NaOH水溶液，调节pH至12，于37摄氏度环境中剧烈搅拌12小时，透析纯化冻干后得到纳米颗粒探针。
[0010]本专利技术包括铁基纳米颗粒以及在复合在纳米颗粒外层的包覆物质，所述包覆物质包括生物蛋白质分子和多肽分子，因此能够适用于X射线显微镜，实现生物大分子的高分辨率空间定位成像，其是一种多信号的可用于同步X射线成像的蛋白质探针，能够在同步辐射实验前做好预实验，保证结果的一致性，充分利用紧缺的同步辐射资源；同时所含金属元素可用于细胞中所标记蛋白质表达量的定量测定。
[0011]还提供了所述含铁纳米探针用于：在细胞内蛋白质靶向原位荧光成像、同步X射线细胞蛋白质原位靶向成像、或通过探针金属元素含量定量计算出细胞内蛋白质的表达量。
附图说明
[0012]图1为本专利技术实施例1制备的纳米颗粒探针的TEM图像。
[0013]图2为本专利技术实施例2制备的纳米颗粒探针的TEM图谱。
[0014]图3为本专利技术实施例1得到的纳米颗粒探针对细胞HER2蛋白进行抗体共定位荧光染色图像。
[0015]图4为本专利技术实施例1得到的纳米颗粒探针对细胞HER2蛋白进行同步辐射X射线二维成像图样。
[0016]图5为本专利技术实施例1得到的纳米颗粒探针对细胞HER2蛋白进行同步辐射X射线三维成像图样。
[0017]图6为根据本专利技术的同步辐射含铁纳米颗粒探针的制备方法的流程图。
具体实施方式
[0018]这种含铁纳米探针，其包括铁基纳米颗粒以及在复合在纳米颗粒外层的包覆物质，所述包覆物质包括生物蛋白质分子和多肽分子。
[0019]优选地，所述生物蛋白质分子和多肽分子的摩尔比例是1：a，a为1～20；所述生物蛋白质分子与铁元素的比例是1：b，b为10～200。
[0020]优选地，所述生物蛋白质分子是牛血清白蛋白BSA、人血清白蛋白、铁红蛋白、纤连蛋白、蛋清蛋白中的一种或多种；所述多肽分子是细胞表达的蛋白质或细胞中亚细胞器结构靶向序列组成的序列，所述细胞表达的蛋白质包含但不限于：整合素蛋白、人表皮生长因子受体
‑
2蛋白、纤连蛋白、核蛋白细胞表达的蛋白质，所述细胞的亚细胞器结构包括但不限于：细胞膜、内质网、溶酶体、细胞核、线粒体。
[0021]优选地，含铁纳米探针的粒径为1～50纳米。
[0022]如图6所示，含铁纳米探针的制备方法，其包括以下步骤：
[0023](1)将一定浓度的4
‑
(N
‑
马来酰亚胺甲基)环己烷
‑1‑
羧酸磺酸基琥珀酰亚胺酯钠
盐Sulfo
‑
SMCC的二甲基亚砜DMSO溶液，加入到蛋白质的生物磷酸盐缓冲液PBS中，室温搅拌使之混合均匀，得到第一溶液；
[0024](2)将一定浓度的多肽分子的PBS溶液加入到第一溶液中，室温搅拌半小时，之后透析提纯，冷冻干燥保存，得到多肽分子修饰的蛋白分子，称为肽蛋白；
[0025](3)在一定浓度的肽蛋白水溶液中加入一定量的一定浓度的二价铁和三价铁化合物的水溶液，剧烈搅拌使之混合均匀，随后加入一定量的氢氧化钠NaOH水溶液，调节pH至12，于37摄氏度环境中剧烈搅拌12小时，透析纯化冻干后得到纳米颗粒探针。
[0026]本专利技术包括铁基纳米颗粒以及在复合在纳米颗粒外层的包覆物质，所述包覆物质包括生物蛋白质分子和多肽分子，因此能够适用于X射线显微镜，实现生物大分子的高分辨率空间定位成像，其是一种多信号的可用于同步本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.含铁纳米探针，其特征在于：其包括铁基纳米颗粒以及在复合在纳米颗粒外层的包覆物质，所述包覆物质包括生物蛋白质分子和多肽分子。2.根据权利要求1所述的含铁纳米探针，其特征在于：所述生物蛋白质分子和多肽分子的摩尔比例是1：a，a为1～20；所述生物蛋白质分子与铁元素的比例是1：b，b为10～200。3.根据权利要求1所述的含铁纳米探针，其特征在于：所述生物蛋白质分子是牛血清白蛋白(BSA)、人血清白蛋白、铁红蛋白、纤连蛋白、蛋清蛋白中的一种或多种；所述多肽分子是细胞表达的蛋白质或亚细胞器结构的靶向序列组成的序列，所述细胞表达的蛋白质包含但不限于：整合素蛋白、人表皮生长因子受体
‑
2蛋白、纤连蛋白、核蛋白细胞表达的蛋白质，所述亚细胞器结构包括但不限于：细胞膜、内质网、溶酶体、细胞核、线粒体。4.根据权利要求1所述的含铁纳米探针，其特征在于：其粒径为1～50纳米。5.根据权利要求1所述的含铁纳米探针的制备方法，其特征在于：其包括以下步骤：(1)将一定浓度的4
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(N
‑
马来酰亚胺甲基)环己烷
‑1‑
羧酸磺酸基琥珀酰亚胺酯钠盐Sulfo
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SMCC的二甲基亚砜DMSO溶液，加入到蛋白质的生物磷酸盐缓冲液PBS中，室温搅拌使之混合均匀，得到第一溶液；(2)将一定浓度的多肽分子的PBS溶液加入到第一溶液中，室温搅拌半小时，之后透析提纯，冷冻干燥保存，得到多肽分子修饰的蛋白分子，称为肽蛋白；(3)在一定浓度的肽蛋白水溶液中加入一定量的一定浓度的二价铁和三价铁化合物的水溶液，剧烈搅拌使之混合均匀，随后加入一定量的氢氧化钠NaOH水溶...

【专利技术属性】
技术研发人员：王亚玲，陈春英，赵宇亮，
申请(专利权)人：国家纳米科学中心，
类型：发明
国别省市：