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原文传递核酸探针超顺磁性光子晶体传感材料、制备方法及应用

专利名称：	核酸探针超顺磁性光子晶体传感材料、制备方法及应用
摘要：	本发明提供核酸探针超顺磁性光子晶体传感材料、制备方法及应用，属于传感材料检测技术领域。本发明将光子晶体、超顺磁性微球和核酸探针检测三大技术结合。制备通过化学键修饰核酸DNA探针识别元件的超顺磁性纳米微球，该纳米微球在外加磁场下可构建新构型的超顺磁性光子晶体传感材料，该材料基于其上的识别元件核酸DNA探针同检测物重金属进行识别结合后，导致光子晶体的强度明显增加，最终使得结构色从暗到明显现出色泽。本发明方法具有良好的选择性、灵敏性、快速响应性和直观可视性。制备方法简易，成本低，在食品业和医学业的重金属检测应用中具有很大的潜力。此外，其超顺磁性，使得该材料有望进入人体实现体内检测。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	云南;53
申请人：	云南师范大学
发明人：	洪小迪;谷志佳;普永福;盈羽;戴志刚;李茂康;杨颖;姚立华
专利状态：	有效
申请日期：	2022-08-26T00:00:00+0800
发布日期：	2022-12-09T00:00:00+0800
申请号：	CN202211034457.5
公开号：	CN115452732A
代理机构：	成都知棋知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	马超前
分类号：	G01N21/25;G01N21/64;G;G01;G01N;G01N21;G01N21/25;G01N21/64
申请人地址：	650000 云南省昆明市五华区一二一大街298号
主权项：	1.核酸探针超顺磁性光子晶体传感材料的制备方法，包括如下步骤，其特征在于：步骤1.采用化学高温水热法制备磁性纳米微球；步骤2.利用法在磁性纳米微球外包覆一层SiO2，制备出超顺磁性纳米微球；步骤3.在步骤2的超顺磁性纳米微球表面通过氨基基团修饰，将能用于重金属检测的DNA探针5’端氨基化，通过化学键将核酸DNA探针修饰到超顺磁性纳米微球上。 2.根据权利要求1所述的核酸探针超顺磁性光子晶体传感材料的制备方法，其特征在于，步骤1具体是： (1).先量取100mL乙二醇，倒20mL于烧瓶中，直接称取1.95g无水三氯化铁于烧瓶中，把量筒中剩余的乙二醇倒入烧瓶，盖上空心塞，用搅拌桨搅拌溶解； (2).用称量纸称取9.0g无水醋酸钠，倒入烧瓶中搅拌溶解，称取3.0g聚(4-苯乙烯磺酸-共-马来酸)钠盐倒入烧瓶中搅拌溶解，称取1.6g氢氧化钠倒入烧瓶中搅拌溶解，然后量取20mL乙二醇将粘在瓶口的部分试剂冲入烧瓶中，然后安装到电动搅拌器上，逐滴加入300μL水，在500r/min条件下搅拌1h形成均匀的棕红色溶液，倒入聚四氟乙烯反应釜中，放入190℃真空干燥箱恒温反应9h，反应结束后关闭电源，打开箱门使其冷却，在第二天清洗反应产物； (3).配置无水乙醇：水＝1:1(体积比)的溶液，将冷却后的反应产物取出后去掉上清液，视产物的量的多少分装入4-6支离心管中，加入无水乙醇和水1:1(体积比)混合溶液，旋窝混匀、超声洗涤15min、在分析天平上配平，3200r/min离心10min，然后去掉上清液； (4).加入纯水，旋窝混匀、超声洗涤15min，在分析天平上配平，3200r/min离心10min，去上清，重复洗涤3次，最后将洗涤好的产物用45mL纯水溶解保存在50mL离心管中，制得磁性纳米微球。 3.根据权利要求2所述的核酸探针超顺磁性光子晶体传感材料的制备方法，其特征在于，步骤2具体是：吸取磁性纳米微球6mL加入烧瓶中，再加入80mL无水乙醇，4mL氨水，然后超声分散5min，安装到电动搅拌器上，在50℃水浴、600r/min条件下搅拌10min，逐滴加入200μL正硅酸四乙酯，间隔20min后再逐滴加入200μL硅酸四乙酯，连续搅拌反应1h，反应完成后倒入烧杯中用磁铁吸附，待微球吸附沉降完成后弃去上清，加40mL无水乙醇超声洗涤10min，用磁铁吸附微球沉降后去上清；然后加30mL无水乙醇超声洗涤10min，用磁铁吸附微球沉降后去上清；最后再加上30mL无水乙醇超声洗涤10min，用磁铁吸附微球沉降后去上清，洗好的超顺磁性纳米微球用10mL无水乙醇溶解保存，即为超顺磁性纳米微球。 4.根据权利要求3所述的核酸探针超顺磁性光子晶体传感材料的制备方法，其特征在于，步骤3具体是：取1mL超顺磁性纳米微球于烧瓶中，加120mL无水乙醇，超声分散10min，加40mL纯水，安装到电动搅拌器上，500r/min搅拌5min后，逐滴加入400μL3-氨丙基三乙氧基硅烷和5mL氨水，连续搅拌反应6h，反应完成后倒入烧杯中用磁铁吸附，待微球吸附沉降完成后去上清，加入20mL无水乙醇，超声洗涤8min，用磁铁吸附微球沉降后去上清；然后加入10mL无水乙醇，超声洗涤8min，用磁铁吸附微球沉降后去上清；最后再加入10mL无水乙醇，超声洗涤8min，用磁铁吸附微球沉降后去上清，将洗涤好的产物用10mL纯水保存，即为修饰了氨基的超顺磁性纳米微球；吸取3mL修饰了氨基的超顺磁性纳米微球，用磁铁吸附去上清，用无水乙醇超声洗涤3次，并用乙腈超声洗涤一次，磁铁吸附去上清，接着将乙腈980μL，N，N-二异丙基乙胺20μL和氰尿酰氯10mg加入到氨基化超顺磁性纳米微球中，持续摇动2小时，使混合物反应，然后将制备好的超顺磁性纳米微球用乙腈超声洗涤四次，吸附去上清，将产物悬浮在5mL无水乙醇中，将以上产物用磁铁吸附去上清，加入1.5mLpH8.5的0.05M硼酸钠缓冲液，0.01gNaCl，寡核苷酸0.5mL并振摇过夜，然后放置于4℃冰箱中保存，即为修饰了核酸DNA探针的超顺磁性纳米微球，超顺磁性纳米微球在外加磁场下组装形成核酸DNA探针修饰的超顺磁性光子晶体传感材料。 5.根据权利要求4所述的核酸探针超顺磁性光子晶体传感材料的制备方法，其特征在于，寡核苷酸为：500nM,5’端C6位置修饰氨基5’-NH2-TTCTTTCTTCCCCTTGTTTGTT-3’。 6.核酸探针超顺磁性光子晶体传感材料，其特征在于，由权利要求1或2或3或4或5所述的核酸探针超顺磁性光子晶体传感材料的制备方法制得。 7.核酸探针超顺磁性光子晶体传感材料检测重金属离子的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1.配置系列浓度的重金属溶液，通过光纤光谱仪对所制备的超顺磁性光子晶体传感材料进行结合响应测试，绘制重金属浓度与反射峰信号响应图，获得检测范围；步骤2.利用数码相机对修饰有核酸DNA探针识别元件的超顺磁性光子晶体进行识别重金属后的颜色变化响应进行拍照。 8.根据权利要求7所述的核酸探针超顺磁性光子晶体传感材料检测重金属离子的方法，其特征在于，当重金属离子为Hg2+时： (1)在外加磁场下组装硼酸钠缓冲液中的核酸探针修饰的超顺磁性光子晶体，待光纤光谱仪稳定后，记录检测基线； (2)移除外加磁场，加入Hg2+溶液，使溶液中的Hg2+依次从0.1μg/L增加至1mg/L，每次加入被检目标物Hg2+后，再次使用相同外加磁场组装超顺磁性光子晶体，检测后30s内立即记录检测相应数值； (3).通过数码相机记录光子晶体检测前、后结构色的变化。