【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及纳米材料和生物检测领域，具体涉及一种波长可调的激射发光纳米探针及其制备方法和应用。
技术介绍
1、在现代生物学与医学研究的广阔领域中，先进发光探针的革新与应用扮演着不可或缺的角色。然而，传统荧光探针普遍面临的挑战在于其相对宽泛的发射光谱(约30-100nm)，这一特性在多通道标记与成像应用中引发了显著的光谱重叠与串扰问题，极大地制约了可区分颜色标记的并行数量，限制了技术的进一步发展。尽管多年来科学家们不断探索，但由于荧光材料自发辐射的物理局限，光谱展宽的难题始终未能得到根本性解决。
2、激光技术以其极窄的发射线宽脱颖而出，成为突破这一瓶颈的理想候选。若能将激光器的尺寸微缩至纳米级别，将彻底消除光谱串扰的困扰。然而，传统光学谐振腔受限于衍射极限，其尺寸难以突破微米级，这对于细胞及分子层面的标记与成像而言显得过于庞大。为此，表面等离子体激光器(spaser)的概念应运而生，它巧妙地利用表面等离激元替代传统光子振荡，成功地将激光器尺寸压缩至纳米级，开启了纳米光子学的新纪元。然而，spaser技术的实际应用仍面临诸多挑战，尤其是如何实现多波长可调谐的spaser纳米探针家族，这对于推动超多路传感与成像技术的发展至关重要。自2009年spaser首次成功演示以来，尽管基于纳米颗粒谐振腔的spaser已展现出多波段发射的潜力，但波长调节的灵活性与广泛性仍是一大难题，亟待科研人员进一步探索与突破。
技术实现思路
1、专利技术目的：本专利技术的目的是针对现有荧光探针发射光
2、技术方案：为实现上述目的，本专利技术提出以下技术方案：
3、本申请提供一种波长可调的激射发光纳米探针，所述探针包括au纳米棒、染料分子、介孔二氧化硅壳层和透明质酸封装层，其中，所述au纳米棒作为激射发光纳米探针的等离激元谐振腔；所述染料分子作为增益介质；所述介孔二氧化硅壳层作为支撑层，将染料分子负载在所述au纳米棒周围；所述透明质酸封装层覆盖在所述介孔二氧化硅壳层表面，防止染料分子的泄漏；所述激射发光纳米探针的构建需要满足能级匹配原则。
4、本申请还提供一种基于所述的波长可调的激射发光纳米探针的制备方法，包括以下步骤：
5、步骤1：制备au纳米棒水溶液，利用种子生长介导法，首先通过强还原剂还原氯金酸得到金种子溶液，然后通过使用二元表面活性剂协同作用的方法得到金生长溶液，最后通过向金生长溶液中加入硝酸银、盐酸和金种子溶液，制得au纳米棒水溶液；
6、步骤2：制备含有介孔二氧化硅壳层包覆au纳米棒的纳米颗粒水溶液，利用stober法，向步骤1制得的au纳米棒水溶液中加入0.1m的氢氧化钠溶液，搅拌15min后，分3次加入含有20％硅酸四乙酯的甲醇溶液，间隔为30min，然后在28℃-30℃水浴环境下搅拌24h，离心水洗后，制得含有介孔二氧化硅壳层包覆au纳米棒的纳米颗粒水溶液；
7、步骤3：制备含有染料分子掺杂的纳米颗粒水溶液，根据能级匹配的原则，将步骤2中制得的纳米颗粒水溶液与染料分子溶液避光混合48h，以确保染料分子充分渗透和吸收到介孔二氧化硅壳层中，通过离心、再分散的方式除去未装载的染料分子，制得含有染料分子掺杂的纳米颗粒水溶液；
8、步骤4：制备波长可调的激射发光纳米探针，在步骤3制得的纳米颗粒水溶液中加入透明质酸，室温避光搅拌过夜，离心洗涤后制得所述波长可调的激射发光纳米探针。
9、本申请还提供基于所述的波长可调的激射发光纳米探针在肿瘤细胞内多色成像中的应用，使用激光共聚焦显微镜测试所述波长可调的激射发光纳米探针在肿瘤细胞内多色成像；在测试时，设置多个检测通道，每个通道的检测范围设置为10nm，其中每个检测通道的激发波长设置为激射发光纳米探针所用增益介质的最大吸收波长，设置每个检测通道的激发光强度均高于泵浦阈值，获得肿瘤细胞内多色成像。
10、有益效果
11、本申请使用au纳米棒作为等离激元谐振腔，所述au纳米棒的谐振频率受自身长径比影响，染料分子作为增益介质，所述染料分子的能级与所述au纳米棒的谐振频率相匹配，通过调控等离激元谐振腔与增益介质之间的能量传递，构建了一种窄带发射，低泵浦阈值和波长灵活可调的激射发光纳米探针；
12、与现有技术相比，本申请的优点在于：该探针克服了传统荧光探针光谱线宽较宽的局限，同时解决了激射发光纳米探针波长难以调节的问题，可实现肿瘤细胞内超多通道的同时检测，为复杂生物环境下的多通道成像开辟了新途径；
13、本申请的波长可调的激射发光纳米探针的光谱线宽仅为3nm～10nm、激射阈值为0.5mj/cm2，不仅具备类似于激光的窄带发射，而且还可被商用共聚焦显微镜系统所激发。通过调控等离子激元谐振腔与增益介质之间的能量传递，可以灵活调节激射发光纳米探针的发射波长，构建了一个在500nm～900nm波长窗口内包括多种激射波长的纳米探针家族。该探针家族成功解决了光谱串扰的影响，实现了肿瘤细胞内多通道的同时检测；本申请公开的上述波长可调的激射发光纳米探针的制备方法安全、高效，适合大批量合成应用。
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1.一种波长可调的激射发光纳米探针，其特征在于，所述探针包括Au纳米棒、染料分子、介孔二氧化硅壳层和透明质酸封装层，其中，所述Au纳米棒作为激射发光纳米探针的等离激元谐振腔；所述染料分子作为增益介质；所述介孔二氧化硅壳层作为支撑层，将染料分子负载在所述Au纳米棒周围；所述透明质酸封装层覆盖在所述介孔二氧化硅壳层表面，防止染料分子的泄漏；所述激射发光纳米探针的构建需要满足能级匹配原则。
2.根据权利要求1所述的波长可调的激射发光纳米探针，其特征在于，所述Au纳米棒的长径比范围为1.0～5.0。
3.根据权利要求1所述的波长可调的激射发光纳米探针，其特征在于，所述染料分子包括Oregon green 488、Alexa Fluor 568、Alexa Fluor 594、Alexa Fluor 660、AlexaFluor 680、Alexa Fluor 700、Alexa Fluor 790、LDS821和IR140。
4.根据权利要求1所述的波长可调的激射发光纳米探针，其特征在于，所述能级匹配原则为Au纳米棒的共振吸收曲线与染料分子的自发辐射曲
5.根据权利要求1所述的波长可调的激射发光纳米探针，其特征在于，所述波长可调的激射发光纳米探针的激射波长范围为500nm～900nm。
6.根据权利要求1所述的波长可调的激射发光纳米探针，其特征在于，所述波长可调的激射发光纳米探针的泵浦阈值为0.5mJ/cm2，激射光谱线宽为3nm～10nm。
7.一种基于权利要求1～6中任意一项所述的波长可调的激射发光纳米探针的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的波长可调的激射发光纳米探针的制备方法，其特征在于，步骤1中，所述强还原剂为硼氢化钠，所述二元表面活性剂包括十六烷基溴化铵和油酸钠；步骤2中，所述Au纳米棒溶液、氢氧化钠溶液和含有20％硅酸四乙酯的甲醇溶液的体积比为100:1:1。
9.根据权利要求7所述的波长可调的激射发光纳米探针的制备方法，其特征在于，步骤3中，所述Au纳米棒颗粒和染料分子的摩尔比为1:104量级；步骤4中，所述透明质酸的分子量为5000Da。
10.一种基于权利要求1～6中任意一项所述的波长可调的激射发光纳米探针在肿瘤细胞内多色成像中的应用，其特征在于，使用激光共聚焦显微镜测试所述波长可调的激射发光纳米探针在肿瘤细胞内多色成像；在测试时，设置多个检测通道，每个通道的检测范围设置为10nm，其中每个检测通道的激发波长设置为激射发光纳米探针所用增益介质的最大吸收波长，设置每个检测通道的激发光强度均高于泵浦阈值，获得肿瘤细胞内多色成像。
...【技术特征摘要】
1.一种波长可调的激射发光纳米探针，其特征在于，所述探针包括au纳米棒、染料分子、介孔二氧化硅壳层和透明质酸封装层，其中，所述au纳米棒作为激射发光纳米探针的等离激元谐振腔；所述染料分子作为增益介质；所述介孔二氧化硅壳层作为支撑层，将染料分子负载在所述au纳米棒周围；所述透明质酸封装层覆盖在所述介孔二氧化硅壳层表面，防止染料分子的泄漏；所述激射发光纳米探针的构建需要满足能级匹配原则。
2.根据权利要求1所述的波长可调的激射发光纳米探针，其特征在于，所述au纳米棒的长径比范围为1.0～5.0。
3.根据权利要求1所述的波长可调的激射发光纳米探针，其特征在于，所述染料分子包括oregon green 488、alexa fluor 568、alexa fluor 594、alexa fluor 660、alexafluor 680、alexa fluor 700、alexa fluor 790、lds821和ir140。
4.根据权利要求1所述的波长可调的激射发光纳米探针，其特征在于，所述能级匹配原则为au纳米棒的共振吸收曲线与染料分子的自发辐射曲线在光谱形式上有重叠。
5.根据权利要求1所述的波长可调的激射发光纳米探针，其特征在于，所述波长可调的激射发光纳米探针的激射波长范围为500nm～900nm。<...
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