过渡金属氧化物纳米探针、制备方法及应用与流程

技术特征：
1.过渡金属氧化物纳米探针，其特征在于：其包括：过渡金属氧化物纳米颗粒以及复合在过渡金属氧化物纳米颗粒表面的修饰分子，所述过渡金属氧化物包括铁、钴、镍三种元素的氧化物或氢氧化物，所述表面修饰分子包括生物蛋白分子、生物素分子、荧光素分子。2.根据权利要求1所述的过渡金属氧化物纳米探针，其特征在于：所述过渡金属氧化物纳米探针的水合粒径为10～50纳米。3.根据权利要求2所述的过渡金属氧化物纳米探针，其特征在于：所述过渡金属氧化物中的过渡金属元素与所述生物蛋白分子的摩尔比为1：a，a为0.005～0.1。4.根据权利要求3所述的过渡金属氧化物纳米探针，其特征在于：所述生物蛋白分子和生物素分子的摩尔比例是1：b，b为5～100；生物蛋白分子与荧光素分子摩尔比例为1：d，d为1～10。5.根据权利要求4所述的过渡金属氧化物纳米探针，其特征在于：所述过渡金属氧化物纳米探针用于细胞内特定蛋白质原位成像时，将细胞进行生物素修饰的所述特定蛋白质的抗体标记处理，并进行链霉亲和素孵育处理。6.根据权利要求5所述的过渡金属氧化物纳米探针，其特征在于：所述生物蛋白分子是牛血清白蛋白、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。7.根据权利要求6所述的过渡金属氧化物纳米探针，其特征在于：所述荧光素分子是罗丹明b异硫氰酸酯rbitc或异硫氰酸荧光素fitc。8.根据权利要求1所述的过渡金属氧化物纳米探针的制备方法，其特征在于：其包括以下步骤：(1)将生物素、n
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羟基琥珀酰亚胺nhs和1
‑
乙基
‑3‑
(3
′
二甲基氨基丙基)碳二亚胺edc的混合物溶于2
‑
(n
‑
吗啉)乙磺酸mes缓冲溶液中，在室温避光情况下剧烈搅拌一段时间，得到活化生物素溶液；之后高速离心纯化，得到活化生物素，并重新溶解于二甲基亚砜dmso中，得到第一溶液；(2)将5～50克/升生物蛋白分子溶液溶于碳酸氢钠缓冲液中，混匀后得到第二溶液；(3)将第一溶液与第二溶液混合均匀，反应一段时间，得到生物素蛋白，之后透析得到纯化的生物素蛋白溶液；(4)将含过渡金属元素溶液与生物素蛋白溶液混合反应一段时间后，加入氢氧化钠水溶液调节ph至10以上，在37摄氏度条件下恒温继续剧烈搅拌一段时间，之后静置一段时间陈化，得到过渡金属氧化物纳米颗粒溶液，并透析提纯；(5)在步骤(4)得到的过渡金属氧化物纳米颗粒溶液中，加入ph为9的碳酸氢钠缓冲液，并将溶液置于4摄氏度环境中搅拌使其温度降至接近4摄氏度；碳酸氢钠缓冲液后最终浓度以蛋白质分子浓度测算为0.5～10毫克/毫升；(6)将一定浓度的rbitc或fitc的二甲基甲酰胺dmf或二甲亚枫dmso溶液缓慢滴加到步骤(5)的反应液中；快速注入一定浓度的氯化铵溶液以终止偶联反应；继续搅拌1～5小时后，停止搅拌，并进行透析纯化处理，得到最终的过渡金属氧化物纳米探针。9.根据权利要求8所述的过渡金属氧化物纳米探针的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，生物素∶edc∶nhs三者的投料摩尔比为1∶e∶1，e为1～1.2，生物素、edc、nhs三者混合反应的时间是0.5小时～12小时，所述离心纯化条件是8000～14000转每分种的速度离心5～30分钟；
所述步骤(3)中，生物蛋白分子和活化生物素分子的比例是1：b，b为5～100，反应条件为避光、剧烈搅拌，反应时间是2～24小时，透析条件为选取截留分子量3000～15000的透析袋，透析时间1～3天；所述步骤(4)中，过渡金属元素溶液为铁、钴、镍三种金属元素的氯化物，硫酸盐，硝酸盐的含无机盐或乙酸盐溶解于水中得到的含一定浓度过渡金属离子的溶液，过渡金属离子的浓度为0.05～1摩尔/升，生物素蛋白分子与过渡金属元素的比例是1：c，c为10～200，加入氢氧化钠水溶液后的搅拌反应时间为1～10小时，静置陈化时间为8
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24小时，纯化过渡金属氧化物溶液的透析条件为选取截留分子量3000～15000的透析袋，透析时间1～3天；所述步骤(6)中，rbitc或fitc的dmf或dmso溶液浓度为2～20克/升，rbitc或fitc与步骤(5)得到的过渡金属氧化物反应液中蛋白质分子的摩尔比为1:f，f为0.1～1，反应均于4摄氏度低温环境中完成，氯化铵溶液浓度为1～10摩尔/升，纯化时透析条件为选取截留分子量为3000～15000的透析袋，透析时间1～3天。10.根据权利要求9所述过渡金属氧化物纳米探针应用于荧光成像实验，方法为：对细胞特定蛋白进行成像分析时，先将所选用的细胞系消化后种于盖玻片上并固定后分别使用血清白蛋白和生物素封闭试剂盒对细胞进行封闭处理；接着与商业化的特定蛋白的生物素化抗体进行一抗共孵育12小时；孵育结束后，使用pbs冲洗三次，将处理的细胞与chromeo
tm 546链霉亲和素sc
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364714于37摄氏度环境中继续孵育1小时；随后使用pbs冲洗三次，将细胞继续与步骤(6)得到的纳米探针溶液于37摄氏度环境中继续孵育一段时间，使用pbs冲洗三次后，进行荧光成像实验。

技术总结
公开一种过渡金属氧化物纳米探针、制备方法及应用，成本较低，可对特定蛋白进行荧光成像，并可用于多种蛋白同时成像。这种过渡金属氧化物纳米探针，其包括：过渡金属氧化物纳米颗粒以及复合在过渡金属氧化物纳米颗粒表面的修饰分子，所述过渡金属氧化物包括铁、钴、镍三种元素的氧化物或氢氧化物，所述表面修饰分子包括生物蛋白分子、生物素分子、荧光素分子。荧光素分子。荧光素分子。


技术研发人员：王亚玲 陈春英 赵宇亮 鲁婧怡
受保护的技术使用者：国家纳米科学中心
技术研发日：2021.06.23
技术公布日：2021/9/21