[发明专利]一种蓝光发射的磁性-荧光锰纳米簇探针及其合成方法与应用

说明书

本发明公开了一种以卵清蛋白为制备模板的具有蓝色荧光发射能力的新型磁性‑荧光锰纳米簇OVA‑Mn NCs及其合成方法与应用，属于化学合成和生物分析检测技术领域。该磁性‑荧光锰纳米簇具有良好的水溶性和稳定性，在具有荧光发射能力的同时具有一定的顺磁性，在荧光传感、生物分析与生物成像等领域具有广阔的应用前景。该锰纳米簇通过简便的水热合成方法制备，合成步骤简单、反应时间短，制备原料廉价易得。基于转铁蛋白对该锰纳米簇荧光强度的特征性猝灭作用，可实现对转铁蛋白的高灵敏分析检测。

技术领域

本发明属于化学合成和生物分析检测技术领域，涉及一种新型蓝光发射的磁性-荧光锰纳米簇探针的合成方法及其对转铁蛋白检测的应用。

背景技术

金属荧光纳米簇(Fluorescent metal naonoclusters，FMNCs)是由几个至数百个金属原子在有机物模板分子上堆积而成的小的发光团簇，区别于没有荧光发射能力的体相金属材料和粒径较大的金属团簇。金属荧光纳米簇的粒径尺寸通常为1-10nm，这一较小的尺寸使其金属原子中的连续能带被分解成离散的电子能级。金属荧光纳米簇可以与光子相互作用，并通过其离散态电子能级之间的电子跃迁实现光子的吸收和发射，进而获得类似于有机分子的独特光学性质。与有机荧光染料、半导体量子点、上转化荧光纳米粒子等传统的荧光标记物相比，金属荧光纳米簇具有更小的粒径尺寸、较大的发光强度、优异的光稳定性、良好的生物相容性和较低的生物与环境毒性等优点，在生命分析与环境分析等领域具有更大的发展潜力与应用空间。

然而，国内外应用较为成熟的金属荧光纳米簇探针仅有Au NCs、Ag NCs、Cu NCs、Pt NCs四种，且无一例外都仅具有荧光发射性能不具备磁性能等其他性能。由于贵金属原材料的使用，现有的金属荧光纳米簇探针不仅制备与使用成本较高，且无法实现磁分离富集检测与磁共振成像等更深层次的应用，大大限制了金属荧光纳米簇材料的功能和应用范围。金属荧光纳米簇探针种类较少且功能单一，是当前制约本领域发展的一大瓶颈问题。要突破上述瓶颈，拓展金属荧光纳米簇材料的种类与功能，就必须发展新型过渡金属荧光纳米簇。相较于金、银等贵金属元素，锰元素来源广泛、廉价易得，且具有顺磁性质，是发展多功能磁性-荧光金属纳米簇探针的理想选择。但是，在现有技术下荧光锰纳米簇尚无法被制得，这是因为锰属于氢前金属，由Mn²⁺到Mn⁰的标准电极电位为-1.18V，负于氢标准电极电位(0V)，在水溶液中的H+会优先于Mn²⁺被还原，导致由0价Mn原子堆积而成的锰纳米簇无法生成。

针对现有技术的不足，本发明提供了一种快速、高效、绿色、低成本的蓝光发射磁性-荧光锰纳米簇(Mn NCs)探针及其制备方法。本方法使用卵清蛋白(OVA)作为制备模板，以氯化锰无机盐作为锰源，在水溶液中以抗坏血酸(AA)为还原剂将+2价的锰离子还原为0价的锰原子，从而制成一种同时具备蓝色荧光发射性能和顺磁性能的锰纳米簇材料。本方法采用的制备模板卵清蛋白是一种是广泛存在于动物中的蛋白质，来源广泛价格低廉，其中富含的巯基基团可以结合多个锰原子，保证了所制得的锰纳米簇的荧光发射效率。本发明所制备的磁性-荧光锰纳米簇具有良好的水溶性和稳定性，其所发射的荧光可被转铁蛋白(TRF)所猝灭，据此将其发展为一种检测转铁蛋白的荧光探针开展生命分析领域的应用，具有明显的技术进步性和广阔的应用前景。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种水溶性的蓝光发射磁性-荧光锰纳米簇及其简便的水相合成方法，采用该法制备的锰纳米簇在具备优异的蓝色荧光发射能力的同时，亦具备优良的顺磁性质，在蛋白质等生物大分子检测方面具有很好的应用前景。

为实现上述目的，本发明公开了一种蓝光发射的磁性-荧光锰纳米簇探针OVA-MnNCs，其特征在于：

(1)该磁性-荧光锰纳米簇探针中锰元素的价态为0价，其平均粒径为1.8nm，其中制备模板卵清蛋白和锰原子的摩尔比为1∶14；

(2)该锰纳米簇探针具有蓝色荧光发射能力，其最大激发波长位于387nm，最大发射波长位于471nm；