一种基于谷胱甘肽修饰的银纳米三角片的制备及其在酸性氨基酸中的应用

1.本发明属于生物检测技术领域，涉及一种基于谷胱甘肽(gsh)修饰的银纳米三角片(agnts)的制备方法及其在酸性氨基酸检测中的应用。


背景技术：

2.近年来，agnts由于其独特的局域表面等离子体共振特性且对形状高度敏感而引起人们的广泛关注。agnts的三个尖端由于具有较高活性而容易被刻蚀变钝。生物硫醇作为其中一种刻蚀剂，通过-sh与agnts之间形成ag-s键相互作用而造成尖端的刻蚀变钝。谷胱甘肽作为生物硫醇的一员也可以刻蚀agnts。本发明中，利用gsh特殊的分枝状分子结构，通过控制gsh的浓度可以使gsh稳定修饰在agnts表面，agnts相对分散并保持完好的三角形貌。
3.众所周知，生物体中的蛋白质是由20种必需氨基酸组成，所以氨基酸在生命活动中发挥着关键作用。氨基酸根据侧链r基的不同可以分为中性氨基酸、酸性氨基酸、碱性氨基酸。酸性氨基酸是含有两个羧基的氨基酸，包括天冬氨酸(asp)和谷氨酸(glu)。研究表明，酸性氨基酸在生物体的神经系统和脑功能方面发挥着重要作用，与阿尔兹海默症、帕金森综合征、癫痫、脑损伤等疾病有关。因此，对酸性氨基酸的快速高效检测具有重要的临床价值和应用前景。


技术实现要素：

4.为解决上述问题，本发明公开了一种基于gsh修饰的agnts的制备方法和应用，gsh修饰的agnts的制备方法简单易操作，可重复性强。gsh修饰的agnts可快速检测酸性氨基酸检测。
5.为达到上述目的，本发明的技术方案如下：
6.本发明的一个目的是提供一种基于gsh修饰的agnts溶液的制备方法，包括以下步骤：
7.(1)agnts的制备：在剧烈搅拌下，向超纯水中依次加入硝酸银水溶液、柠檬酸三钠水溶液、聚乙烯吡咯烷酮水溶液、过氧化氢水溶液和硼氢化钠水溶液，无色溶液变为淡黄色；随着反应进行，溶液逐渐由淡黄色变为黄色、橙色、红色、紫色、蓝色，最后得到蓝绿色agnts溶液。
8.(2)gsh修饰的agnts的制备：将步骤(1)得到的agnts溶液加入gsh混合均匀，在室温下孵育30-50min，得到gsh修饰的agnts溶液。
9.进一步地，步骤(1)中，所述的硝酸银、柠檬酸三钠、聚乙烯吡咯烷酮、过氧化氢和硼氢化钠的摩尔比为1-3:25-35:2-4:1000:20-30。
10.进一步的，步骤(1)中，所述的硝酸银水溶液浓度为25-75mmol/l、柠檬酸三钠水溶液浓度为90-130mmol/l、聚乙烯吡咯烷酮水溶液浓度为10-25mmol/l、过氧化氢的质量分数
为30％、硼氢化钠水溶液的浓度为80-120mmol/l。
11.进一步的，步骤(2)中，所述的gsh水溶液浓度为1.9-2.1mmol/l。
12.进一步的，步骤(2)中，所述的agnts溶液和gsh水溶液的体积比为1:0.8-1.2。
13.本发明所述gsh修饰的agnts的制备方法简单易行，可重复性强；产物尺寸分布均匀，形态均一。
14.本发明还有一个目的是提供上述gsh修饰的agnts溶液在检测酸性氨基酸方面的应用。
15.进一步地，所述酸性氨基酸为天冬氨酸和谷氨酸。
16.进一步地，所述谷胱甘肽修饰的银纳米三角片检测酸性氨基酸的方法为：将gsh修饰的agnts溶液分别与天冬氨酸水溶液、谷氨酸水溶液混合10-20min，使用紫外-可见分光光度计测量并记录其吸收光谱的数据。
17.进一步的，所述天冬氨酸的浓度为0.5-1.5mmol/l，谷氨酸的浓度为0.5-2mmol/l。
18.进一步的，所述的gsh修饰的agnts溶液和氨基酸水溶液的体积比为1-3:1。
19.本发明的有益效果为：
20.(1)本发明开发了一种gsh修饰agnts的制备方法，克服了低浓度gsh会刻蚀agnts的缺陷，通过控制gsh的浓度可以得到稳定地保持三角形形貌的gsh修饰的agnts，制备方法简单且可重复性强。
21.(2)本发明通过直接向gsh修饰后的agnts中加入酸性氨基酸水溶液混合的方法即可检测酸性氨基酸，检测步骤简单迅速。
22.(3)本发明直接通过紫外-可见分光光度计对gsh修饰后的agnts和酸性氨基酸水溶液混合液进行测量，分析吸收峰位置的改变即可实现酸性氨基酸的定量检测，无需其他贵重仪器。
23.(4)本发明以酸性氨基酸作为检测样品，验证了本发明所述gsh-agnts的检测性能。所述的gsh-agnts可以在一定范围内定量检测asp和glu这两种酸性氨基酸，说明本发明在可视化酸性检测氨基酸领域具有广阔的应用前景。
附图说明
24.图1为本发明的gsh修饰的agnts的tem图；
25.图2为本发明的gsh修饰的agnts的uv-vis图；
26.图3为本发明的gsh修饰的agnts中加入不同氨基酸混合液的uv-vis图a和不同氨基酸在850nm和700nm处吸光度比值示意图b；
27.图4为本发明的gsh修饰的agnts中加入酸性氨基酸混合液的tem图，a、asp，b、glu；
28.图5为本发明加入不同浓度asp后的gsh修饰的agnts的uv-vis图a和c(asp)与a
850/700
的线性关系图b；
29.图6为本发明加入不同浓度glu后的gsh修饰的agnts的uv-vis图a和c(glu)与a
850/700
的线性关系图b。
具体实施方式
30.下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅
用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
31.实施例中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径或通过现有技术简单制备获得。
32.实施例1
33.gsh修饰的agnts的制备方法，包括如下步骤：
34.(1)agnts的制备：在剧烈搅拌下，向250ml三颈烧瓶中依次加入140ml水、300μl硝酸银水溶液(50mmol/l)、3ml柠檬酸三钠水溶液(75mmol/l)、1.2ml聚乙烯吡咯烷酮水溶液(17.5mmol/l)、720μl过氧化氢(30％)。反应30min后，向混合溶液中快速加入2ml硼氢化钠水溶液(100mmol/l)，无色溶液变为淡黄色。在25℃下反应，溶液逐渐由淡黄色变为黄色、橙色、红色、紫色、蓝色，最后得到蓝绿色agnts溶液。
35.(2)gsh修饰的agnts的制备：将100μl步骤(1)得到的agnts溶液加入100μlgsh水溶液混合均匀，gsh的浓度为2mmol/l，在室温下孵育40min，得到gsh修饰的agnts溶液，溶液为蓝绿色。然后对gsh修饰的agnts进行表征，如图1的透射电镜图可以看出修饰后的agnts仍然保持良好的三角形形貌且分散均匀，从uv-vis光谱图(图2)也可以看出gsh修饰的银纳米三角片具有三个特征共振吸收峰，分为位于330nm、475nm和700nm处。gsh修饰的agnts的uv-vis图(图2)还说明，低浓度的gsh(50μm)会导致agnts特征吸收峰蓝移，说明银纳米三角片被刻蚀，而更高浓度的gsh(5mm)会导致agnts特征吸收峰发生明显的减弱，而本发明所述的2mm gsh修饰的agnts的特征吸收峰与agnts保持一致，说明本发明2mm gsh修饰的agnts具有良好的形貌特征。
36.实施例2
37.gsh修饰的agnts用于酸性氨基酸的检测的应用：
38.分别配制浓度为0.1mmol/l、0.2mmol/l、0.3mmol/l、0.4mmol/l、0.5mmol/l、0.75mmol/l、1mmol/l、1.25mmol/l、1.5mmol/l、2mmol/l、2.5mmol/l的asp水溶液和0.1mmol/l、0.2mmol/l、0.3mmol/l、0.4mmol/l、0.5mmol/l、0.75mmol/l、1mmol/l、1.25mmol/l、1.5mmol/l、2mmol/l、2.5mmol/l、3mmol/l、4mmol/l的glu水溶液与浓度为2mmol/l的精氨酸、赖氨酸、组氨酸、甘氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、半胱氨酸、天冬酰胺以及谷胱酰胺水溶液，取100μlgsh修饰的agnts溶液分别与50μl包括asp、glu在内的氨基酸水溶液进行混合，分别加入石英比色皿中，使用紫外-可见分光光度计测量并记录其吸收光谱的数据。对比gsh修饰的银纳米三角片与氨基酸作用后的吸收光谱，若700nm处的吸收峰减弱，850nm处的吸收峰增强，则说明待测样品中含有酸性氨基酸。
39.如图3所示，将包括asp、glu在内的不同氨基酸在相同浓度下与gsh修饰的agnts溶液混合所得吸收峰及其在850nm和700nm处吸光度比值的比较。在相同浓度下，精氨酸、赖氨酸、组氨酸、甘氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、半胱氨酸、天冬酰胺以及谷胱酰胺水溶液加入到gsh修饰的agnts溶液后，溶液颜色没有明显的改变，吸收光谱也没有明显移动，而加入asp和glu溶液之后，溶液从蓝绿色变为浅绿色，同时吸收光谱发生了明显的偏移。从850nm和700nm处吸光度比值示意图也可以清楚地看到gsh修饰的agnts对于酸性氨基酸的特异性。gsh修饰的agnts加入asp和glu溶液后的混合溶液的tem图(图4)，说明吸收光谱的偏移是由于asp/glu导致gsh修饰的agnts之间产生了聚集。
40.如图5所示分别为加入浓度为0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.75、1、1.25、1.5、2、2.5mm
的asp溶液后的gsh修饰的agnts的uv-vis图，随着asp浓度的增加，agnts的最大lspr峰的位置逐渐红移并伴随着溶液颜色由蓝绿色变为浅绿色。以850nm和700nm处吸光度的比值a
850/700
作为聚集程度的表征数据。以c(asp)为横坐标，a
850/700nm
为纵坐标进行数据分析，结果显示在asp浓度为0.5-1.5mm范围内，聚集程度与asp的浓度呈正相关，得c(asp)与a
850/700nm
之间的线性方程为y＝0.9386lgx-2.155，其线性相关系数为0.9958。
41.如图6所示分别为加入浓度为0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.75、1、1.25、1.5、2、2.5、3、4mm的glu溶液后的gsh修饰的agnts的uv-vis图，随着glu浓度的增加，agnts的最大lspr峰的位置逐渐红移并伴随着溶液颜色由蓝绿色变为浅绿色。以850nm和700nm处吸光度的比值a
850/700
作为聚集程度的表征数据。以c(glu)为横坐标，a
850/700nm
为纵坐标进行数据分析，结果显示在glu浓度为0.5-2mm范围内，聚集程度与glu的浓度呈正相关，得c(glu)与a
850/700nm
之间的线性方程为y＝0.8104lgx-1.802，其线性相关系数为0.9887。
42.实施例3
43.在剧烈搅拌下，向250ml三颈烧瓶中依次加入140ml水、300μl硝酸银水溶液、3ml柠檬酸三钠水溶液、1.2ml聚乙烯吡咯烷酮水溶液、720μl过氧化氢(30％)，反应30min后，向混合溶液中快速加入2ml硼氢化钠水溶液，其中硝酸银、柠檬酸三钠、聚乙烯吡咯烷酮和硼氢化钠的摩尔比为1:25:2:20，无色溶液变为淡黄色。在25℃下反应，溶液逐渐由淡黄色变为黄色、橙色、红色、紫色、蓝色，最后得到蓝绿色agnts。
44.将100μl得到的agnts加入100μl gsh水溶液混合均匀，gsh的浓度为2mmol/l，在室温下孵育40min，得到gsh修饰的agnts，溶液为蓝绿色。将gsh修饰的agnts溶液分别与天冬氨酸和谷氨酸水溶液进行混合，体积比为1：1，分别加入石英比色皿中，使用紫外-可见分光光度计测量并记录其吸收光谱的数据。对比gsh修饰的银纳米三角片与氨基酸作用后的吸收光谱，700nm处的吸收峰减弱，850nm处的吸收峰增强，则说明待测样品中含有酸性氨基酸。
45.实施例4
46.在剧烈搅拌下，向250ml三颈烧瓶中依次加入140ml水、300μl硝酸银水溶液、3ml柠檬酸三钠水溶液、1.2ml聚乙烯吡咯烷酮水溶液、720μl过氧化氢(30％)，反应30min后，向混合溶液中快速加入2ml硼氢化钠水溶液，其中硝酸银、柠檬酸三钠、聚乙烯吡咯烷酮和硼氢化钠的摩尔比为3:35:4:30，无色溶液变为淡黄色。在25℃下反应，溶液逐渐由淡黄色变为黄色、橙色、红色、紫色、蓝色，最后得到蓝绿色agnts。将100μl得到的agnts加入100μl gsh水溶液混合均匀，gsh的浓度为2mmol/l，在室温下孵育40min，得到gsh修饰的agnts，溶液为蓝绿色。将gsh修饰的agnts溶液分别与天冬氨酸和谷氨酸水溶液进行混合，体积比为3：1，分别加入石英比色皿中，使用紫外-可见分光光度计测量并记录其吸收光谱的数据。对比gsh修饰的银纳米三角片与氨基酸作用后的吸收光谱，700nm处的吸收峰减弱，850nm处的吸收峰增强，则说明待测样品中含有酸性氨基酸。
47.需要说明的是，以上内容仅仅说明了本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰均落入本发明权利要求书的保护范围之内。