一种钙钛矿纳米晶试剂盒的制作方法

1.本发明属于免疫检测技术领域，涉及一种肿瘤诊断试剂盒，具体地，涉及一种快速检测脑胶质瘤组织切片的钙钛矿纳米晶试剂盒。


背景技术：

2.胶质母细胞瘤是中枢神经系统最常见的原发性恶性肿瘤，占恶性脑肿瘤的80％，其特点是侵袭性高，易于转移，且难以精准定。因肿瘤侵袭性生长的特点和肿瘤周围脑组织水肿，胶质母细胞瘤细胞和正常脑组织细胞之间的界限是模糊的。因此，不完全的手术切除通常导致胶质母细胞瘤细胞残留，最终引起肿瘤复发，而准确鉴定原发性胶质瘤边界是脑胶质瘤完全切除的关键。因此，高效快速的胶质瘤成像，在医生术中切除肿瘤区域提高脑胶质瘤患者的生存率具有重要指导意义。
3.水溶性钙钛矿纳米晶作为一种新型的纳米发光材料，具有极高量子产率、荧光信号强、稳定性高等优势，应用于特定细胞与组织的标记，实现生物多色成像。相比于传统的有机荧光染料，水溶性钙钛矿纳米晶具有高量子产率、激发光谱宽、发射光谱窄、荧光谱可调等优势，在荧光成像领域极具应用潜力。因此，如何对水溶性钙钛矿纳米晶进行改性，以构建一种能够充分发挥材料优势，并用于钙钛矿纳米晶试剂盒检测脑胶质瘤是亟待解决的。


技术实现要素：

4.为克服现有检测技术复杂及周期长的不足，本发明提供了一种快速检测脑胶质瘤组织切片的钙钛矿纳米晶试剂盒，该试剂盒具有高灵敏度、快速检测、简便、直观、价格低廉等特点。该试剂盒采用微量且发光效率高(》90％)的钙钛矿纳米晶材料作为荧光标记物质，快速反应识别肿瘤区域，在简单手持紫外灯照射下，判断检测结果，这大大提高检测肿瘤细胞或组织的效率，在临床术中肿瘤切除上具有指导意义。
5.本发明的技术方案如下：
6.一种试剂盒，包括检测液，所述检测液含有纳米晶探针，所述纳米晶探针为水溶性钙钛矿纳米晶标记的生物材料；
7.所述水溶性钙钛矿纳米晶包括钙钛矿量子点和包覆在所述钙钛矿量子点表面的端羧基聚乳酸-羟基乙酸共聚物(oh-plga-cooh)；
8.所述生物材料选自抗体、适配体、多肽中的一种、两种或更多种。
9.根据本发明的实施方案，所述水溶性钙钛矿纳米晶的光谱范围为470～650nm，例如，470nm、520nm、550nm、650nm，优选地，水溶性钙钛矿纳米晶的光谱位置为520nm。
10.根据本发明的实施方案，所述水溶性钙钛矿纳米晶的粒径为40～200nm，例如，40nm、60nm、100nm、150nm或200nm，优选地，所述水溶性钙钛矿纳米晶的粒径为40nm。
11.根据本发明的实施方案，所述钙钛矿量子点的平均粒径为5～20nm，例如为10～15nm；示例性地，所述钙钛矿量子点的平均粒径为5nm、8nm、10nm、12nm、15nm或20nm。
12.根据本发明的实施方案，所述水溶性钙钛矿纳米晶的平均粒径大于所述钙钛矿量子点的平均粒径，例如为大于5nm至小于等于100nm，优选为15～80nm，更优选为50～70nm，示例性地，可以为8nm、10nm、15nm、20nm、30nm、40nm、50nm、60nm、70nm、80nm、90nm或100nm。
13.根据本发明的实施方案，所述钙钛矿量子点与端羧基聚乳酸-羟基乙酸共聚物的质量比(mg:mg)为116:(50～200)；例如可以为116:(60～150)。例如，可以为116:50、116:60、116:70、116:80、116:90、116:100、116:110、116:120、116:130、116:140、116:150、116:200。
14.根据本发明的实施方案，所述包覆可以为完全包覆，或者部分包覆。例如，当所述钙钛矿量子点与端羧基聚乳酸-羟基乙酸共聚物的质量比(mg:mg)至少为116:90时，可以实现完全包覆。
15.根据本发明的实施方案，所述钙钛矿量子点为cspbbr3钙钛矿量子点。
16.其中，所述cspbbr3钙钛矿量子点在可见光下呈黄色，在紫外光(例如365nm激发)下呈绿色。
17.根据本发明的实施方案，所述端羧基聚乳酸-羟基乙酸共聚物(oh-plga-cooh)的重均分子量为10000～200000，例如为100000～200000，再例如为110000～200000。
18.根据本发明的实施方案，所述端羧基聚乳酸-羟基乙酸共聚物为外消旋丙交酯(dlla)与乙交酯(ga)的无规共聚物；例如，所述外消旋丙交酯(dlla)与乙交酯(ga)的质量比为(50～90):(10～50)，示例性地为90:10、75:25、80:20、60:40或50:50。
19.根据本发明的实施方案，所述水溶性钙钛矿纳米晶包括cspbbr3钙钛矿量子点和包覆在所述cspbbr3钙钛矿量子点表面的端羧基聚乳酸-羟基乙酸共聚物(oh-plga-cooh)，记为p-pqds。
20.根据本发明的实施方案，所述水溶性钙钛矿纳米晶具有与钙钛矿量子点几乎相同的光学性质；例如，p-pqds具有与cspbbr3钙钛矿量子点几乎相同的光学性质。
21.根据本发明的实施方案，所述水溶性钙钛矿纳米晶的制备方法包括如下步骤：将端羧基聚乳酸-羟基乙酸共聚物与钙钛矿量子点加热反应，得到所述水溶性钙钛矿纳米晶。
22.根据本发明的实施方案，所述水溶性钙钛矿纳米晶的制备方法，具体包括如下步骤：
23.(a1)将制备钙钛矿量子点的原料与端羧基聚乳酸-羟基乙酸共聚物在溶剂中混合溶解后，加入有机配体，形成稳定溶液；
24.(a2)将步骤(a1)中所述稳定溶液加入到反溶剂中，加热反应，利用反溶剂过饱和法析出水溶性钙钛矿纳米晶，制备得到水溶性钙钛矿纳米晶。
25.根据本发明的实施方案，所述钙钛矿量子点为cspbbr3钙钛矿量子点时，所述制备钙钛矿量子点的原料例如为csbr和pbbr2。
26.其中，所述cspbbr3钙钛矿量子点可以采用本领域已知方法制备得到。
27.根据本发明的实施方案，步骤(a1)中，对于制备钙钛矿量子点的原料与端羧基聚乳酸-羟基乙酸共聚物的混合顺序不做限定，例如可以同时将制备钙钛矿量子点的原料与端羧基聚乳酸-羟基乙酸共聚物加入溶剂中，也可以先将制备钙钛矿量子点的原料加入溶剂中，再向溶剂中加入端羧基聚乳酸-羟基乙酸共聚物。
28.根据本发明的实施方案，步骤(a1)中，所述制备钙钛矿量子点的原料的质量之和
与端羧基聚乳酸-羟基乙酸共聚物(oh-plga-cooh)的质量的比(mg:mg)为116:(50～200)，优选为116:(60～150)。
29.根据本发明的实施方案，步骤(a1)中，所述端羧基聚乳酸-羟基乙酸共聚物与溶剂的质量体积比为(5～30)mg:1ml，例如为5mg:1ml、10mg:1ml、15mg:1ml、18mg:1ml、20mg:1ml、25mg:1ml或30mg:1ml。
30.根据本发明的实施方案，步骤(a1)中，所述溶剂可以选自n,n-二甲基甲酰胺(dmf)、二甲基亚砜(dmso)中的一种或两种。
31.根据本发明的实施方案，步骤(a1)中，所述有机配体可以选自油酸、油胺、辛胺中的至少一种，例如为油酸和油胺的任意比例的混合物。
32.优选地，所述有机配体与溶剂的体积之比为(0.5～5):10，例如(1～3):10，示例性为0.5:10、1:10、1.5:10、2:10、2.5:10、3:10、4:10或5:10。
33.根据本发明的实施方案，步骤(a1)在无水无氧条件下进行。优选为惰性气氛中进行，例如氮气或氩气。
34.根据本发明的实施方案，步骤(a2)中，所述反溶剂选自甲苯、氯苯、正己烷中的至少一种。
35.根据本发明的实施方案，步骤(a2)包括：先将步骤(a1)中所述稳定溶液滴加到反溶剂中，得到水溶性钙钛矿纳米晶；加热反应，反应结束后，通过高速离心方式收集沉淀物，进行水中超声分散，得到水溶性钙钛矿纳米晶。
36.优选地，所述稳定溶液与反溶剂的体积之比为(0.1～5):10，例如为(0.5～3):10。
37.优选地，所述滴加为逐滴缓慢滴加，例如滴加速度为6～12μl/s，示例性地为6μl/s、8μl/s、10μl/s、12l/s。
38.优选地，所述滴加在剧烈搅拌反溶剂的条件下进行。
39.优选地，将所述水溶性钙钛矿纳米晶溶液加入到过量的反溶剂中，加热搅拌反应，析出得到所述水溶性钙钛矿纳米晶。
40.例如，搅拌的时间为5～10h，比如5h、7h、8h、10h。例如，反应的温度为30～60℃、例如40～50℃，比如30、40℃、42℃、45℃、48℃、50℃、60℃。
41.根据本发明的实施方案，所述水溶性钙钛矿纳米晶的制备方法还包括：
42.(a3)将步骤(a2)中所述水溶性钙钛矿纳米晶分离出来，取沉淀物干燥，得到固态的水溶性钙钛矿纳米晶。
43.根据本发明的实施方案，所述水溶性钙钛矿纳米晶的制备方法还包括：
44.(a4)将步骤(a3)得到的固态的水溶性钙钛矿纳米晶分散在水中，得到水溶性钙钛矿纳米晶溶液。
45.根据本发明，所述水溶性钙钛矿纳米晶为固态的水溶性钙钛矿纳米晶或者水溶性钙钛矿纳米晶溶液。
46.根据本发明的实施方案，所述试剂盒还包含紫外灯，例如手持紫外灯；所述紫外灯用于激发水溶性钙钛矿纳米晶。
47.进一步地，所述紫外灯的波长范围为320～450nm，优选为365nm。
48.进一步地，所述紫外灯的功率为10～50w，优选为10w。
49.根据本发明的实施方案，所述生物材料为特异性识别脑胶质瘤组织的抗体、适配
体或多肽；示例性地，所述生物材料为氯毒素(ctx)、idh异柠檬酸盐脱氢酶ⅰ(idh-1)、胶质纤维酸性蛋白抗体(gfap)、anti-atrx、兔抗人h3k27me3多克隆抗体等中的至少一种，优选地，为氯毒素(ctx)；例如为氯毒素(ctx)多肽。
50.根据本发明的实施方案，所述检测液的制备方法包括如下步骤：
51.(1)将水溶性钙钛矿纳米晶(qds)与edc和sulfo-nhs混合，室温活化；
52.(2)向步骤(1)中加入生物材料混合，收集有荧光的部分，制备得到检测液。
53.根据本发明的实施方案，所述检测液保存在稀释剂中；所述稀释液为含有0.01～0.1wt％吐温tween-20的超纯水。示例性地，超纯水的ph为6.2～6.8。
54.根据本发明的实施方案，还可以将得到的检测液冷藏保存。比如，所述冷藏保存的温度为1～5℃，例如1℃、2℃、3℃、4℃或5℃。
55.根据本发明的实施方案，步骤(1)中，活化的时间为15～60min。
56.根据本发明的实施方案，步骤(2)中，混合后，将溶液浓缩；示例性地，浓缩至30～100ul。
57.作为本发明的一种优选实施方案，所述检测液的制备方法包括如下步骤：
58.a、取qds(例如波长为520nm)溶于超纯水中，再加入edc和sulfo-nhs(例如，qds:edc的摩尔比为1:50～1:200；edc:sulfo-nhs的摩尔比为1:1～5:1)，涡旋振荡均匀，室温活化15～60min；
59.b、向步骤a中加入抗体(例如抗体为氯毒素ctx)，摇床37℃，反应30min；
60.c、反应结束后，用分子截留量30～100kda的超滤离心管浓缩至30～100ul，然后采用凝胶尺寸排阻法对浓缩液进行纯化，收集有荧光的部分，再用超滤离心管浓缩后保存于稀释剂中(含0.05％tween-20)，4℃保存备用，即得检测液(pqd
520-ctx ab)。
61.根据本发明的实施方案，所述试剂盒还包括存贮介质，所述存贮介质包括rfid标签、ic芯片、磁码、条码中的至少一种。
62.根据本发明的实施方案，所述试剂盒还包括冲洗液和吸滴管。
63.根据本发明的实施方案，所述试剂盒的外包装为硬质的支持物，所述外包装在在紫外照射下无荧光且具有负载和支持的功能。
64.本发明中，所述试剂盒上包括检测液批号、检测液有效期、存贮介质密码、临床指标参考值、生产厂商信息，且可读入被测对象身份信息、检测者信息、样品名称、样品编号、检测日期、检测结果信息。
65.本发明还提供上述试剂盒在医学检测、医学诊疗等领域中的应用，优选地，用于检测脑胶质瘤组织成像。
66.本发明还提供一种上述试剂盒的使用方法，所述方法包括：
67.取上述检测液滴加到待检测切片上反应，采用紫外光照射，检测待检测切片上是否出现荧光。
68.根据本发明的实施方案，检测液的加入量为200～300μl。
69.根据本发明的实施方案，反应的温度为室温；反应的时间为10～30min，示例性地，反应的时间为15min。
70.根据本发明的实施方案，反应完成后，可以采用冲洗液冲洗待检测切片；所述冲洗液为超纯水或生理盐水。
71.根据本发明的实施方案，紫外光的波长为320～450nm。
72.作为本发明的一种优选地实施方案，所述使用方法例如为：取200～300μl上述检测液滴加到待检测切片上，室温反应15min，反应后冲洗液冲洗5-6次，手持紫外灯成像观察。
73.本发明试剂盒检测的评测标准为：用激发水溶性钙钛矿纳米晶的光源范围在320～450nm的普通手持紫外灯照射组织区域，根据抗体抗原特异性识别原理，当待检测切片中含有脑胶质瘤组织区域的相关抗原，检测液滴加到组织区域，反应15min后，使用冲洗液对检测液进行冲洗5-6次，手持紫外灯激发照射下肿瘤区域出现荧光，检测结果为脑胶质瘤肿瘤区域；反之，待检测组织切片为正常组织即未含有脑胶质瘤区域的相关抗原，手持紫外灯激发照射下肿瘤区域无荧光，检测结果为正常组织区域即非肿瘤区域。
74.荧光强度越高说明待检测组织切片中含有脑胶质瘤癌变程度越高，反之，荧光强度越低说明癌变程度越低。
75.本发明的有益效果：
76.本发明的钙钛矿纳米晶试剂盒将抗体抗原特异性结合，可用于脑胶质瘤组织或细胞的高灵敏度快速检测。
77.本发明标记稳定性好(例如采用生物分子与钙钛矿纳米晶共价结合)、快速且高灵敏度(例如钙钛矿纳米晶的荧光强度高，可实现对低浓度靶分子的检测)、操作简单快速，检测耗时短，结果判读容易，定性定量皆可等优点。特别适合医生术中切除脑胶质瘤指导临床应用，对于脑胶质瘤的筛查、诊断、判断预告和转归，评价治疗效果和高危人群的跟踪观察。
附图说明
78.图1为实施例1中水溶性钙钛矿纳米晶的透射电镜图；
79.图2为实施例1中水溶性钙钛矿纳米晶的光学显微镜图，左图代表水溶性钙钛矿纳米晶的明场图，右图代表水溶性钙钛矿纳米晶在365nm/10w激发下的荧光成像图；
80.图3为实施例1中水溶性钙钛矿纳米晶的量子产率图；
81.图4为实施例1中甲苯体系的钙钛矿量子点及水溶性钙钛矿纳米晶的pl光谱图；
82.图5为实施例2中检测液，即水溶性钙钛矿量子点探针(pqd
520-ctx ab)的实物图(左)和(365nm，10w手持紫外灯照射)荧光图(右)；
83.图6为实施例3中钙钛矿量子点和试剂盒在脑胶质瘤组织切片上荧光成像confocal图，confocal激光激发波长为405nm。
具体实施方式
84.下文将结合具体实施例对本发明的技术方案做更进一步的详细说明。应当理解，下列实施例仅为示例性地说明和解释本发明，而不应被解释为对本发明保护范围的限制。凡基于本发明上述内容所实现的技术均涵盖在本发明旨在保护的范围内。
85.除非另有说明，以下实施例中使用的原料和试剂均为市售商品，或者可以通过已知方法制备。
86.实施例1
87.水溶性钙钛矿纳米晶制备步骤如下：
88.(1)在全室温全空气环境下，将42.5mg csbr和73.4mg pbbr2与90mg端羧基聚乳酸-羟基乙酸共聚物(oh-plga-cooh，mw＝110000)溶解于5ml的n,n-二甲基二酰胺(dmf)溶剂中，待完全溶解后，加入0.5ml油酸和0.25ml油胺，形成稳定前驱体溶液；
89.(2)取上述溶液500μl，缓慢滴加到10ml剧烈搅拌的甲苯溶液中，即得到钙钛矿量子点溶液；搅拌反应4h，使包覆完全，得到水溶性钙钛矿纳米晶。
90.(3)分离提纯钙钛矿纳米晶：将上述(2)中的甲苯溶液于10000r，20min离心，将获得的沉淀物在60℃烘箱中干燥1h，得到淡黄色粉末，紫外灯照射下粉末成绿色。
91.(4)将粉末超声1min分散于水中，室温保存水溶性钙钛矿纳米晶(即pncs-water)。
92.图1是实施例1的水溶性钙钛矿纳米晶的透射电镜图。从图中可以看出，水溶性钙钛矿纳米晶的粒径大小约为40nm。
93.图2为实施例1的水溶性钙钛矿纳米晶的光学显微镜图，左图代表水溶性钙钛矿纳米晶的明场图，右图代表水溶性钙钛矿纳米晶在365nm/10w激发下的荧光成像图；
94.图3为实施例1中水溶性钙钛矿纳米晶的量子产率图；通过fls980仪器可直接测得该物质的量子产率值为93％。
95.图4为溶于甲苯中的钙钛矿量子点(pqds-toluene)及水溶性钙钛矿纳米晶(pncs-water)的pl光谱图；从图4的pl光谱图中可以看出，水溶性钙钛矿纳米晶能够在水相中稳定存在、且几乎保留了钙钛矿量子点(pncs量子点)的光学性质，且包覆粒径均一。
96.实施例2
97.一种快速检测脑胶质瘤组织成像的钙钛矿纳米晶试剂盒及其制备方法
98.1、试剂盒结构
99.1.1试剂盒组成
100.一种快速检测脑胶质瘤组织成像的钙钛矿纳米晶试剂盒，该试剂盒包括手持紫外灯、检测液、冲洗液、吸滴管和存贮介质，存贮介质为rfid标签、ic芯片、磁码或条码。
101.2、检测液的制备方法
102.a、取波长为520nm的水溶性钙钛矿纳米晶溶于超纯水中，再加入edc和sulfo-nhs(qds:edc的摩尔比为1:100；edc:sulfo-nhs的摩尔比为4:1)，涡旋振荡均匀，室温活化30min；
103.b、向步骤a中加入抗体氯毒素ctx，摇床37℃，反应30min；
104.c、反应结束后，用分子截留量30～100kda的超滤离心管浓缩至30～100ul，然后采用凝胶尺寸排阻法对浓缩液进行纯化，收集有荧光的部分，再用超滤离心管浓缩后保存于含有0.05％tween-20的超纯水溶液中，4℃保存备用，即得检测液(pqd
520-ctx ab)。
105.图5为检测液，即水溶性钙钛矿量子点探针(pqd
520-ctx ab)实物图(左)及365nm，10w手持紫外灯照射的荧光图(右)。从图中可以看出，水溶性钙钛矿量子点探针溶液呈现强绿色荧光。
106.实施例3
107.本发明试剂盒的使用方法及脑胶质瘤癌变的评价标准
108.使用方法：取200～300ul检测液滴加到待检测切片上，室温反应15min，反应后冲洗液(例如超纯水)冲洗5-6次，手持紫外灯成像观察。
109.脑胶质瘤癌变的评测标准：用320～450nm的普通手持紫外灯照射待检测其切片区
域，根据抗体抗原特异性识别原理，当待检组织切片中含有脑胶质瘤区域的相关抗原，检测液滴加到组织区域，反应15min使用冲洗液对检测液进行冲洗5-6次，手持紫外灯激发照射下肿瘤区域出现荧光，检测结果为脑胶质瘤肿瘤区域；反之，待检测组织切片为正常组织即未含有脑胶质瘤区域的相关抗原，手持紫外灯激发照射下肿瘤区域无荧光，检测结果为正常组织区域即非肿瘤区域；荧光强度越高说明待检测组织切片中含有脑胶质瘤癌变程度越高，反之，荧光强度越低说明癌变程度越低。
110.图6为钙钛矿量子点和试剂盒在脑胶质瘤组织切片上荧光成像confocal图，confocal激光激发波长为405nm。
111.图6的上图为阴性对照组，该检测液成分仅为钙钛矿量子点，从图中结果可以看出无荧光，说明无特异性识别。
112.图6的下图为实验组，该检测液的成分为水溶性钙钛矿纳米晶或水溶性钙钛矿量子点探针，从图中结果可以看出有很强的绿色荧光，说明因有特异性识别抗体存在，其发生抗体与抗原的特异性识别，验证该检测液的特异性识别功能。
113.以上，对本发明的实施方式进行了示例性的说明。但是，本发明的保护范围不拘囿于上述实施方式。凡在本发明的精神和原则之内，本领域技术人员所作出的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。