基于溶菌酶介导核-壳纳米复合材料的传感器及检测铜离子和铬离子的应用制造技术

本发明专利技术公开了一种基于溶菌酶介导核

【技术实现步骤摘要】
基于溶菌酶介导核
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壳纳米复合材料的传感器及检测铜离子和铬离子的应用


[0001]本专利技术属于荧光检测
，具体涉及一种基于溶菌酶介导核
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壳纳米复合材料的传感器及其在Cu
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和Cr
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检测中的应用。

技术介绍

[0002]重金属离子对环境和人类健康产生了巨大影响，已经引起了广大的关注。铜离子是人体内继铁和锌后第三个最丰富的必需微量元素之一，它作为多种金属酶的催化辅因子发挥着关键作用。然而，人体内异常水平的Cu
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会对人体细胞和组织产生毒性作用，导致氧化应激和逻辑神经障碍等症状，包括阿尔兹海默症、帕金森病、Menkes氏综合症等。根据世界卫生组织的饮用水质量指南，饮用水中Cu
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的允许浓度小于2mg/L(32μM)。因此，许多分析技术，例如原子吸收光谱法、原子发射光谱法、电感耦合等离子体质谱法和电化学方法都用于检测环境水样中的Cu
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，但这些分析方法大多需要昂贵的专用设备以及复杂而耗时的分析程序。因此，开发灵敏度高、选择性强的Cu
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检测方法是非常必要的。
[0003]金纳米簇(AuNCs)作为一种新型发光材料迅速发展，其通常由无机金核和有机配体组成。AuNCs的光物理性质受周围环境、内核和配体外壳的影响，并且可以通过一系列途径进行调节，为构建多功能化学以及生物传感器提供了极大的可行性。但单独使用AuNCs检测Cu
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只有一个发射峰，探针浓度或激发光源的变化会影响检测精度。最近，比率荧光探针引起人们广泛关注，因为它们可以提供内在参考，具有单一光激发双荧光发射的效果。在加入目标物时，一种荧光不变化，另一种荧光随着目标物的加入发生变化，通过两个发射带的自校准避免探针浓度、仪器状态和环境状态的影响。近年来，由于碳量子点和AuNCs相比于传统的有机染料具有明显的优势，因此常被用来比率检测重金属离子。
[0004]贵金属团簇的环境稳定性、光学性能和光物理性能在很大程度上取决于其核心、表面配体和色散介质。因此，人们致力于改善这些纳米材料的水稳定性和发光性能。沸石咪唑类骨架(ZIF)具有一些突出的优点，例如易于制备、大比表面积、超高孔隙率和水分散性，在生物传感等领域有着广泛的应用。通过ZIF
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8的封装，不仅可以有效增强负载荧光物质的发射活性，限制大分子的进入，选择性地富集分析物以放大传感信号，而且用MOF封装的纳米复合材料有望在最小团聚的情况下改善热力学稳定性。但最近研究表明，Cu
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和Hg
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都可以猝灭AuNCs的荧光，但两者猝灭原理不同，前者根据Cu
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与谷胱甘肽的配位作用导致荧光猝灭，后者通过Hg
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与Au
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的亲金属作用。目前研究者一般使用Sn
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或NaBH4等还原剂消除Hg
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的影响，或者加入Ag
+
，利用Ag
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和Au
+
的亲金属作用来消除Hg
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的影响，但这些方法都需要严苛的实验条件以及复杂的检测步骤，因此，发展一种简单易行的方法来消除Hg
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的影响一直是研究人员面临的一项挑战性任务。

技术实现思路

[0005]针对以上不足，本专利技术的目的在于提供一种制备简单、性能稳定，用于检测铜离子
及铬离子灵敏度好、选择性高的基于溶菌酶介导核
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壳纳米复合材料的传感器，并为该传感器提供新的应用。
[0006]针对上述目的，本专利技术提供的基于溶菌酶介导核
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壳纳米复合材料的传感器是：先以溶菌酶为偶联剂连接硅烷化碳量子点和金属纳米簇，获得杂化纳米粒子，然后在杂化纳米粒子表面修饰溶菌酶，最后通过ZIF
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8封装溶菌酶修饰的杂化纳米粒子，获得溶菌酶介导核
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壳纳米复合材料；以该复合材料直接作为传感器，或者将该复合材料均匀喷印在纤维素纸上作为传感器。其中，所述金属纳米簇为谷胱甘肽稳定的金纳米簇或牛血清白蛋白稳定的铜纳米簇。
[0007]上述硅烷化碳量子点的直径为30～40nm，其制备方法为：将柠檬酸和乙二胺超声分散于去离子水中，在密闭条件下180～220℃反应4～6h，得到碳量子点；将碳量子点超声分散在无水乙醇中，加入氨水和正硅酸乙酯，搅拌18～24h，得到硅烷化碳量子点。其中，所述柠檬酸与乙二胺的摩尔比为1:0.9～1.1，所述碳量子点与氨水、正硅酸乙酯的体积比为1:1～3:1～3。该硅烷化碳量子点具有蓝色荧光发射，可作为检测金属离子的参考荧光信号。
[0008]上述谷胱甘肽稳定的金纳米簇的制备方法为：将谷胱甘肽和氯金酸均匀分散在去离子水中，于65～75℃加热搅拌20～24h，得到谷胱甘肽稳定的金纳米簇。其中，所述氯金酸与谷胱甘肽的摩尔比为1:1～2。该谷胱甘肽稳定的金纳米簇具有橙色荧光发射，可作为检测铜离子的传感荧光信号。
[0009]上述牛血清白蛋白稳定的铜纳米簇的制备方法为：在搅拌条件下，将氯化铜和牛血清白蛋白加入去离子水中，用NaOH将pH调至11～12，常温搅拌10～15min，再加入二硫苏糖醇，用盐酸将pH调至中性，继续搅拌40～60min，得到牛血清白蛋白稳定的铜纳米簇。其中，所述氯化铜、牛血清白蛋白、二硫苏糖醇的质量比为1:6～12:2～6。该牛血清白蛋白稳定的铜纳米簇具有橙色荧光发射，可作为检测铬离子的传感荧光信号。
[0010]上述溶菌酶修饰的杂化纳米粒子的制备方法由下述步骤组成：
[0011](1)将硅烷化碳量子点均匀分散在含溶菌酶和三(2
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羧乙基)膦盐酸盐的HEPES缓冲溶液中，于37℃下孵育20～60min，得到氨基化的硅烷化碳量子点；所述硅烷化碳量子点与溶菌酶、三(2
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羧乙基)膦盐酸盐的质量比为1:0.8～1.2:6～8；
[0012](2)将谷胱甘肽稳定的金纳米簇与1
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乙基
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(3
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二甲基氨基丙基)碳化二亚胺盐酸盐、N
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羟基琥珀酰亚胺混合，于黑暗条件下混合震荡20～40min，然后加入氨基化的硅烷化碳量子点，于黑暗条件下继续震荡2～4h，得到杂化纳米粒子；将杂化纳米粒子与溶菌酶水溶液混合，于37℃静置孵育2～3h，离心，得到溶菌酶修饰的杂化纳米粒子。或者将牛血清白蛋白稳定的铜纳米簇与氨基化的硅烷化碳量子点混合，于黑暗条件下震荡2～4h，得到杂化纳米粒子；将杂化纳米粒子与溶菌酶水溶液混合，于37℃静置孵育30～50min，离心，得到溶菌酶修饰的杂化纳米粒子。其中，所述谷胱甘肽稳定的金纳米簇与1
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乙基
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(3
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二甲基氨基丙基)碳化二亚胺盐酸盐、N
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羟基琥珀酰亚胺的质量本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于溶菌酶介导核
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壳纳米复合材料的传感器，其特征在于，先以溶菌酶为偶联剂连接硅烷化碳量子点和金属纳米簇，获得杂化纳米粒子，然后在杂化纳米粒子表面修饰溶菌酶，最后通过ZIF
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8封装溶菌酶修饰的杂化纳米粒子，获得溶菌酶介导核
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壳纳米复合材料；以该复合材料直接作为传感器，或者将该复合材料均匀喷印在纤维素纸上作为传感器；其中，所述金属纳米簇为谷胱甘肽稳定的金纳米簇或牛血清白蛋白稳定的铜纳米簇。2.根据权利要求1所述的基于溶菌酶介导核
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壳纳米复合材料的传感器，其特征在于：所述硅烷化碳量子点的直径为30～40nm，溶菌酶介导核
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壳纳米复合材料的直径为200～250nm。3.根据权利要求1或2所述的基于溶菌酶介导核
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壳纳米复合材料的传感器，其特征在于，所述硅烷化碳量子点的制备方法为：将柠檬酸和乙二胺超声分散于去离子水中，在密闭条件下180～220℃反应4～6h，得到碳量子点；将碳量子点超声分散在无水乙醇中，加入氨水和正硅酸乙酯，搅拌18～24h，得到硅烷化碳量子点；其中，所述柠檬酸与乙二胺的摩尔比为1:0.9～1.1，所述碳量子点与氨水、正硅酸乙酯的体积比为1:1～3:1～3。4.根据权利要求1所述的基于溶菌酶介导核
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壳纳米复合材料的传感器，其特征在于，所述谷胱甘肽稳定的金纳米簇的制备方法为：将谷胱甘肽和氯金酸均匀分散在去离子水中，于65～75℃加热搅拌20～24h，得到谷胱甘肽稳定的金纳米簇；其中，所述氯金酸与谷胱甘肽的摩尔比为1:1～2。5.根据权利要求1所述的基于溶菌酶介导核
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壳纳米复合材料的传感器，其特征在于，所述牛血清白蛋白稳定的铜纳米簇的制备方法为：在搅拌条件下，将氯化铜和牛血清白蛋白加入去离子水中，用NaOH将pH调至11～12，常温搅拌10～15min，再加入二硫苏糖醇，用盐酸将pH调至中性，继续搅拌40～60min，得到牛血清白蛋白稳定的铜纳米簇；其中，所述氯化铜、牛血清白蛋白、二硫苏糖醇的质量比为1:6～12:2～6。6.根据权利要求1所述的基于溶菌酶介导核
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壳纳米复合材料的传感器，其特征在于，所述溶菌酶修饰的杂化纳米粒子的制备方法为：(1)将硅烷化碳量子点均匀分散在含溶菌酶和三(2
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羧乙基)膦盐酸盐的HEPES缓冲溶液中，于37℃下孵育20～60min，得到...

【专利技术属性】
技术研发人员：党福全，范苗，
申请(专利权)人：陕西师范大学，
类型：发明
国别省市：