本发明涉及生物检测领域,具体涉及一种生物发光纳米探针及其制备方法和应用。
背景技术:
1、微生物在健康和疾病方面有许多重要作用。细菌在体内的活性在很大程度上取决于它们在宿主生物中的位置。现有的临床成像方法如计算机断层扫描、磁共振成像等,可以提供体内细菌感染的无创成像。然而,由于其相对较差的选择性,它们难以区分细菌感染引起的炎症与癌症或自身免疫性疾病等其他原因引起的炎症。最近,光学成像技术可以在分子水平上提供局部的、定性的和相对定量的细菌信息。作为应用广泛的光学成像方法,荧光成像需要实时的光学激发。但是,它可能导致生物组织产生背景自身荧光,信号背景比相对较差。
2、另一方面,由于不需要外部光照射,生物发光成像具有较低的背景、较高的灵敏度等优点。迄今为止,用于检测细菌的生物发光系统基本可分为两类:(1)内源性生物发光成像系统,该系统涉及细菌的基因工程,以表达荧光素酶;(2)外源性生物发光成像系统,在细菌裂解产生的细菌三磷酸腺苷存在下,外源性荧光素酶催化外源性荧光素或笼状荧光素底物氧化而产生自发光。尽管生物发光成像技术已经取得了很大的进展,但它在细菌成像方面仍存在固有的不足,主要表现为:首先,内源性生物发光成像系统需要对细菌进行基因修饰;其次,外源性生物发光成像系统需要破坏细菌细胞来消耗细胞内的三磷酸腺苷,因此无法对活细菌进行成像。
技术实现思路
1、有鉴于此,本发明的目的在于提供一种生物发光纳米探针及其制备方法,使得所述生物发光纳米探针实现多种活体病原菌检测并具有高信噪比和高灵敏度;
2、本发明的另外一个目的在于提供一种生物发光纳米探针及其制备方法,使得所述生物发光纳米探针兼具多种病原菌检测以及光热治疗功能;
3、本发明的另外一个目的在于提供上述生物发光纳米探针在制备检测/光热治疗病原菌的产品中的应用。
4、为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题,本发明提供了为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题的方法,作为本发明的第一个方面,提供了一种生物发光纳米探针,包括生物发光酶复合物和生物发光底物复合物;
5、所述生物发光酶复合物包括第一荧光纳米材料、第一多糖配体和生物发光酶,所述生物发光酶和第一多糖配体偶联在第一荧光纳米材料表面;
6、所述生物发光底物复合物包括第二荧光纳米材料、第二多糖配体和生物发光底物,所述生物发光底物和第二多糖配体偶联在第二荧光纳米材料表面。
7、可选地,所述第一荧光纳米材料和第一多糖配体的摩尔比,以及第二荧光纳米材料和第二多糖配体的摩尔比分别独立选自(0.16-0.32):0.56;所述第一荧光纳米材料和生物发光酶的摩尔比为(0.08-0.24):0.06;所述第二荧光纳米材料和生物发光底物的摩尔比为(0.08-0.24):0.3。
8、进一步可选地,所述第一荧光纳米材料和第二荧光纳米材料分别独立选自荧光硅基纳米颗粒、复合荧光二氧化硅纳米颗粒、荧光纳米微球和荧光纳米碳点中的一种或两种以上;所述生物发光酶选自荧光素酶,所述生物发光底物选自荧光素;所述第一多糖配体和第二多糖配体分别独立选自葡萄糖聚合物中的一种或两种以上。
9、可选地,所述生物发光酶复合物还包括光敏剂,所述光敏剂通过静电吸附方式偶联在第一荧光纳米材料表面。
10、进一步可选地,所述第一荧光纳米材料和光敏剂的摩尔比为(0.8-1.6):0.56;所述光敏剂选择花菁类染料中的一种或两种以上。
11、作为本发明的第二个方面,提供了所述的生物发光纳米探针在制备检测/光热治疗病原菌的产品中的应用。
12、作为本发明的第三个方面,提供了所述的生物发光纳米探针的制备方法,包括:
13、步骤1、选择带有氨基基团的荧光纳米材料,或将荧光纳米材料修饰氨基基团;在还原剂存在条件下,使具有氨基基团的荧光纳米材料与多糖配体接触反应,使多糖配体通过共价结合方式偶联在荧光纳米材料表面,获得多糖配体偶联的荧光纳米材料复合物;
14、步骤2、在偶联剂存在条件下,步骤1获得的多糖配体偶联的荧光纳米材料复合物与生物发光酶/生物发光底物反应,使生物发光酶/生物发光底物过共价结合方式偶联在荧光纳米材料表面,获得生物发光酶复合物/生物发光底物复合物。
15、可选地,在制备生物发光酶复合物过程中还包括:
16、在所述多糖配体偶联的荧光纳米材料复合物与生物发光酶反应前或反应后,添加光敏剂进行接触反应,使光敏剂通过静电吸附方式偶联在荧光纳米材料表面。
17、本发明选取多糖配体为病原菌靶向分子,促使生物发光纳米探针可以通过糖特异性转运通道被病原菌特异性吞噬,而不会被未表达糖特异性转运通道的哺乳细胞吞噬,从而实现活体病原菌的特异性检测。同时,该生物发光纳米探针克服了荧光成像低信噪比,自荧光干扰等缺点,实现病原菌的高信噪比以及高灵敏度检测,并且探针上还可负载光敏剂实现体内病原菌的光热治疗。
1.一种生物发光纳米探针,其特征在于,包括生物发光酶复合物和生物发光底物复合物;
2.根据权利要求1所述的生物发光纳米探针,其特征在于,所述第一荧光纳米材料和第一多糖配体的摩尔比,以及第二荧光纳米材料和第二多糖配体的摩尔比分别独立选自(0.16-0.32):0.56;所述第一荧光纳米材料和生物发光酶的摩尔比为(0.08-0.24):0.06;所述第二荧光纳米材料和生物发光底物的摩尔比为(0.08-0.24):0.3。
3.根据权利要求1或2所述的生物发光纳米探针,其特征在于,所述第一荧光纳米材料和第二荧光纳米材料分别独立选自荧光硅基纳米颗粒、复合荧光二氧化硅纳米颗粒、荧光纳米微球和荧光纳米碳点中的一种或两种以上。
4.根据权利要求1或2所述的生物发光纳米探针,其特征在于,所述生物发光酶选自荧光素酶,所述生物发光底物选自荧光素。
5.根据权利要求1或2所述的生物发光纳米探针,其特征在于,所述第一多糖配体和第二多糖配体分别独立选自葡萄糖聚合物中的一种或两种以上。
6.根据权利要求1所述的生物发光纳米探针,其特征在于,所述生物发光酶复合物还包括光敏剂,所述光敏剂通过静电吸附方式偶联在第一荧光纳米材料表面。
7.根据权利要求6所述的生物发光纳米探针,其特征在于,所述光敏剂选择花菁类染料中的一种或两种以上。
8.权利要求1-7任意一项所述的生物发光纳米探针在制备检测病原菌的产品中的应用。
9.权利要求1所述的生物发光纳米探针的制备方法,其特征在于,包括:
10.根据权利要求9所述的制备方法,其特征在于,在制备生物发光酶复合物过程中还包括:
