一种基于镧系离子自组装的荧光探针的制备方法

1.本发明涉及荧光传感技术领域，具体是涉及一种基于镧系离子自组装的荧光探针的制备方法。


背景技术：

2.甲氨蝶呤（mtx），是一种叶酸拮抗剂，临床上常被用于各种炎症性疾病和癌症的治疗。据报道，mtx对上百种癌细胞系均可产生影响，例如急性淋巴细胞白血病、乳腺癌、淋巴瘤、头颈癌和成纤维细胞肿瘤等。mtx可以抑制二氢叶酸还原酶的功能，进而抑制dna和rna的合成。维持高浓度的mtx可以获得有效的治疗，但是可能导致严重的毒副作用，如胰腺炎、溃疡性口炎和肝损伤等。此外，药代动力学在不同患者之间有所不同，尤其是肾或肝功能不全的患者。因此，灵敏监测血液中mtx的浓度不仅可以优化药物剂量，还可以实现最大的治疗效果和最少的不良反应。
3.目前，已经开发了多种分析方法用于mtx的检测，包括免疫测定法、高效液相色谱法，紫外可见分光光度法，电化学分析、质谱法以及毛细管电泳。尽管这些方法具有灵敏和准确的优点，但它们存在处理过程繁杂、分析耗时且复杂、仪器昂贵等固有缺陷。因此，开发一种操作简单、灵敏度高、价格低廉的mtx检测方法非常重要。
4.在这方面，荧光法以其快速、简单、灵敏、特异性、低成本和环境友好等优点近年来受到了广泛关注。在众多的荧光探针中，金属纳米团簇（mncs）作为一种很有前景的发光材料，以其超小平均直径、大斯托克斯位移、可调发射、好的生物相容性等优点被广泛应用于传感领域。近年来，基于金属间的相互作用将两种金属整合成一个团簇的双金属纳米簇（bmncs）备受关注。相比于mncs，bmncs具有更高的荧光强度和更强的稳定性。在本研究中，利用镧系离子诱导bmncs生成聚集体，合成了一种稳定的荧光材料，该材料的激发波长和mtx的吸收波长发生重叠，mtx的存在可以通过内部过滤效应使得探针的荧光猝灭，通过荧光“关闭”的现象实现mtx的检测。


技术实现要素：

5.针对现有技术存在的不足，本发明实施例的目的在于提供一种基于镧系离子自组装的荧光探针的制备方法，以解决上述背景技术中的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于镧系离子自组装的荧光探针的制备方法，包括以下步骤：1）mncs材料的合成：11) 在室温下将硝酸铜加入到5 ml水溶液中，搅拌使硝酸铜溶解；12) 将硝酸铜溶液加入到5 ml谷胱甘肽溶液中；13) 滴加1 ml氢氧化钠溶液用于调节ph；以及14) 调节至ph为5后，反应一段时间即可得cuncs溶液；2）bmncs材料的合成：
21) 在室温下将硝酸铜加入到5 ml水溶液中，搅拌使硝酸铜溶解；22) 将硝酸铜溶液加入到5 ml谷胱甘肽溶液中；23) 滴加1 ml氢氧化钠溶液用于调节ph；以及24) 调节至ph为5后，将硝酸银溶液引入系统并在搅拌即可得agcuncs溶液；3）镧系离子调节双金属纳米簇（bmncs）的aie自组装材料的合成：31) 取200 μl的步骤2）制备的agcuncs加入到不同体积的硝酸铽溶液中；32) 硝酸铽溶液中加入蒸馏水使其稀释至2 ml；以及33) 室温下搅拌反应一段时间即可得镧系离子诱导的bmncs聚集体。
7.作为本发明进一步的方案，所述步骤1）中硝酸铜和谷胱甘肽的摩尔比为（0.5-1.5）:（3-5）。
8.作为本发明进一步的方案，所述步骤1）的反应时间为6-8 h。
9.作为本发明进一步的方案，所述步骤1）的反应温度为室温。
10.作为本发明进一步的方案，所述步骤2）中硝酸铜和硝酸银的摩尔比为（5）:（3-5）。
11.作为本发明进一步的方案，所述步骤2）的反应时间为6-8 h。
12.作为本发明进一步的方案，所述步骤2）的反应温度为室温。
13.作为本发明进一步的方案，所述步骤3）的硝酸铽溶液的体积为50-300 μl。
14.作为本发明进一步的方案，所述步骤3）的反应时间为5-15 min。
15.作为本发明进一步的方案，所述铽离子调节双金属纳米簇（bmncs）的aie自组装材料外貌为球形，平均直径为130 nm。
16.综上所述，本发明实施例与现有技术相比具有以下有益效果：本发明通过向上述溶液中加入另一种金属离子溶液，基于金属掺杂得到双金属纳米簇（bmncs）；以镧系离子作为aie自组装的引发剂，将其与bmncs充分混合，使bmncs配体上的羧基与镧系离子进行配位反应，制得镧系离子调节双金属纳米簇（bmncs）的aie自组装材料（即荧光探针）。本发明合成的荧光探针兼备bmncs与aie的优点，制备方法简单便利，制备探针的稳定性好，荧光寿命长，荧光强度高，镧系离子的引入触发了bmncs的自组装，有利于提高探针的识别能力。该探针可以通过荧光“关闭”的现象实现抗癌药物甲氨蝶呤（mtx）的检测，荧光现象变化明显，响应耗时短。相对于其他荧光探针，本探针具有制备耗时短、响应快、灵敏度高等优点。
17.为更清楚地阐述本发明的结构特征和功效，下面结合附图与具体实施例来对本发明进行详细说明。
附图说明
18.图1为实施例1所制备的镧系离子调节双金属纳米簇（bmncs）的aie自组装材料的荧光发射光谱图。
19.图2为实施例2所制备的镧系离子调节双金属纳米簇（bmncs）的aie自组装材料的荧光发射光谱图。
20.图3为实施例3所制备的镧系离子调节双金属纳米簇（bmncs）的aie自组装材料的荧光发射光谱图。
21.图4为实施例4所制备的镧系离子调节双金属纳米簇（bmncs）的aie自组装材料的
荧光发射光谱图。
22.图5为实施例5所制备的镧系离子调节双金属纳米簇（bmncs）的aie自组装材料的荧光发射光谱图。
23.图6为实施例4所制备的镧系离子调节双金属纳米簇（bmncs）的aie自组装材料的tem图。
24.图7为实施例4所制备的镧系离子调节双金属纳米簇（bmncs）的aie自组装材料的eds图。
25.图8为mtx猝灭本发明所述的实施例4制备的镧系离子调节双金属纳米簇（bmncs）的aie自组装材料的荧光谱图。
26.图9为本发明所述的实施例4制备的镧系离子调节双金属纳米簇（bmncs）的aie自组装材料检测不同浓度的mtx的荧光谱图。
具体实施方式
27.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
28.以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述。
29.在一个实施例中，一种基于镧系离子自组装的荧光探针的制备方法，参见图1～图9，包括以下步骤：1）mncs材料的合成：11) 在室温下将硝酸铜加入到5 ml水溶液中，搅拌使硝酸铜溶解；12) 将硝酸铜溶液加入到5 ml谷胱甘肽溶液中；13) 滴加1 ml氢氧化钠溶液用于调节ph；以及14) 调节至ph为5后，反应一段时间即可得cuncs溶液；2）bmncs材料的合成：21) 在室温下将硝酸铜加入到5 ml水溶液中，搅拌使硝酸铜溶解；22) 将硝酸铜溶液加入到5 ml谷胱甘肽溶液中；23) 滴加1 ml氢氧化钠溶液用于调节ph；以及24) 调节至ph为5后，将硝酸银溶液引入系统并在搅拌即可得agcuncs溶液；3）镧系离子调节双金属纳米簇（bmncs）的aie自组装材料的合成：31) 取200 μl的步骤2）制备的agcuncs加入到不同体积的硝酸铽溶液中；32) 硝酸铽溶液中加入蒸馏水使其稀释至2 ml；以及33) 室温下搅拌反应一段时间即可得镧系离子诱导的bmncs聚集体。
30.进一步的，参见图1～图9，所述步骤1）中硝酸铜和谷胱甘肽的摩尔比为（0.5-1.5）:（3-5）。
31.进一步的，参见图1～图9，所述步骤1）的反应时间为6-8 h。
32.进一步的，参见图1～图9，所述步骤1）的反应温度为室温。
33.进一步的，参见图1～图9，所述步骤2）中硝酸铜和硝酸银的摩尔比为（5）:（3-5）。
34.进一步的，参见图1～图9，所述步骤2）的反应时间为6-8 h。
35.进一步的，参见图1～图9，所述步骤2）的反应温度为室温。
36.进一步的，参见图1～图9，所述步骤3）的硝酸铽溶液的体积为50-300 μl。
37.进一步的，参见图1～图9，所述步骤3）的反应时间为5-15 min。
38.进一步的，参见图1～图9，所述铽离子调节双金属纳米簇（bmncs）的aie自组装材料外貌为球形，平均直径为130 nm。
39.实施例11）mncs材料的合成：简而言之，在室温下将硝酸铜（12.1 mg）加入到5 ml水溶液中，搅拌使其溶解，随后，将其加入到5 ml谷胱甘肽（60 mm）溶液中（0.5:3）。滴加氢氧化钠溶液（1 m）以调节ph，待调节至ph为5后，室温下反应6 h即可得cuncs溶液。
40.2）bmncs材料的合成：简而言之，在室温下将硝酸铜（24.2 mg）加入到5 ml水溶液中，搅拌使其溶解，随后，将其加入到5 ml谷胱甘肽（80 mm）溶液中。滴加氢氧化钠溶液（1 m）以调节ph，待调节至ph为5后，将1 ml硝酸银溶液（10.2 mg）引入系统并在室温下搅拌6 h即可得agcuncs溶液。
41.3）镧系离子调节双金属纳米簇（bmncs）的aie自组装材料的合成：取200 μl的步骤2）制备的agcuncs加入到50 μl的硝酸铽溶液中（10 mm），随后加入蒸馏水使其稀释至2 ml，室温下搅拌反应5 min即可得铽离子调节的agcuncs聚集体。
42.（4）镧系离子调节双金属纳米簇（bmncs）的aie自组装材料的荧光传感：移取200 μl hac-naac缓冲溶液（ph=5.0, 0.2 m），200 μl探针溶液加入试管中，随后，加入不同浓度的mtx溶液，用去离子水稀释至2.5 ml，进行荧光检测。
43.实施例21）mncs材料的合成：简而言之，在室温下将硝酸铜（24.2 mg）加入到5 ml水溶液中，搅拌使其溶解，随后，将其加入到5 ml谷胱甘肽（80 mm）溶液中（1:4）。滴加氢氧化钠溶液（1m）以调节ph，待调节至ph为5后，室温下反应6 h即可得cuncs溶液。
44.2）bmncs材料的合成：简而言之，在室温下将硝酸铜（24.2 mg）加入到5 ml水溶液中，搅拌使其溶解，随后，将其加入到5 ml谷胱甘肽（80 mm）溶液中。滴加氢氧化钠溶液（1 m）以调节ph，待调节至ph为5后，将1 ml硝酸银溶液（13.6 mg）引入系统并在室温下搅拌6 h即可得agcuncs溶液。
45.3）镧系离子调节双金属纳米簇（bmncs）的aie自组装材料的合成：取200 μl的步骤2）制备的agcuncs加入到150 μl的硝酸铽溶液中（10 mm），随后加入蒸馏水使其稀释至2 ml，室温下搅拌反应5 min即可得铽离子调节的agcuncs聚集体。
46.（4）镧系离子调节双金属纳米簇（bmncs）的aie自组装材料的荧光传感：移取200 μl hac-naac缓冲溶液（ph=5.0, 0.2 m），200 μl探针溶液加入试管中，随后，加入不同浓度的mtx溶液，用去离子水稀释至2.5 ml，进行荧光检测。
47.实施例31）mncs材料的合成：简而言之，在室温下将硝酸铜（36.3 mg）加入到5 ml水溶液中，搅拌使其溶解，随后，将其加入到5 ml谷胱甘肽（100 mm）溶液中（1.5:5）。滴加氢氧化钠溶液（1 m）以调节ph，
hac-naac缓冲溶液（ph=5.0, 0.2 m），200 μl探针溶液加入试管中，随后，加入不同浓度的mtx溶液，用去离子水稀释至2.5 ml，进行荧光检测。
59.需要特别说明的是，荧光探针荧光传感抗癌药物mtx：在实施例4的荧光探针中加入mtx，激发波长为352 nm，发射波长为564 nm，激发光源狭缝为10 nm，发射光源狭缝为10 nm，用1 cm
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1 cm的比色皿进行荧光检测。根据图8可知，mtx溶液的加入会使得探针的荧光发生显著的猝灭。根据图9可知，随着mtx的浓度逐渐增加，荧光强度逐渐降低，进而实现mtx的灵敏检测。
60.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。