二維石墨炔材料用于生物標(biāo)志物熒光檢測的非診斷目的的應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及2D納米材料應(yīng)用領(lǐng)域，尤其涉及一種二維石墨炔材料用于生物標(biāo)志 物熒光檢測的非診斷目的的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 敏感、快速、選擇性高和低成本的生物分子分析檢測平臺對于疾病的臨床診斷 和治療是很重要的。聚合酶鏈反應(yīng)是一種典型的擴(kuò)增和測序的方法，但其高成本、高風(fēng) 險和耗時長等特征使其難以作為實際應(yīng)用體系廣泛推廣。近年來，生物檢測的新技術(shù)、 新方法不斷涌現(xiàn)，包括尺寸可控的半導(dǎo)體量子點，熒光和多金屬條碼等檢測體系，其中 熒光染料標(biāo)記的生物檢測技術(shù)是最引人注目的。熒光診斷主要依靠熒光共振能量轉(zhuǎn)移 (FRET)原理通過熒光探針的熒光淬滅及顯現(xiàn)實現(xiàn)目的分子的檢測，由于其靈敏度高、選 擇性好，已成為用于生物分子檢測的優(yōu)選手段之一（文獻(xiàn)：S. Tyagi, F. R. Kramer, Nat. Biotechnol. 1996, 14, 303)〇
[0003] 隨著熒光染料標(biāo)記的生物檢測技術(shù)研究的不斷深入，該項技術(shù)應(yīng)用的領(lǐng)域不斷拓 展到環(huán)境監(jiān)測、藥物發(fā)明、臨床診斷、治療和基因分析等多領(lǐng)域，但是由于檢測材料的限制， 該技術(shù)還存在以下主要問題：檢測靈敏度低，檢測時間長，無法實現(xiàn)多重目標(biāo)的同時檢測。
[0004] 作為早期的二維納米材料，研究發(fā)現(xiàn)石墨烯與核酸堿基的環(huán)結(jié)構(gòu)之間具備遠(yuǎn)距離 的能量轉(zhuǎn)移，是很好的納米淬滅材料，堿基和六邊形的石墨烯通過堆積形成較強(qiáng)作 用力進(jìn)而使探針堿基所帶熒光染料淬滅。然而，雙鏈DNA由于帶負(fù)電荷的DNA的磷酸骨架 對堿基的屏蔽效應(yīng)，使DNA分子不能穩(wěn)定吸附在材料表面，從而產(chǎn)生熒光的恢復(fù)。因此，通 過對熒光淬滅和恢復(fù)的觀測可以實現(xiàn)生物標(biāo)記物的檢出。這種單層二維納米片層材料根據(jù) 其對染料標(biāo)記的單鏈DNA(ssDNA)吸附和熒光猝滅能力實現(xiàn)DNA與小分子檢測的過程也得 到了 科學(xué)家的證明（文獻(xiàn)：C.F.Zhu,Ζ·Y.Zeng,H.Li,F.Li,C.H.Fan,H.Zhang,J.Am.Chem. Soc. 2013, 135, 5998.)。隨后，WS2和一些單層二維過渡金屬硫化物納米材料由于其潛在的 應(yīng)用潛力在生物檢測領(lǐng)域得到了廣泛的關(guān)注。
[0005]CN104762080A公開了一種石墨烯熒光化合物及其制備方法及該化合物在谷 氨酸鈉熒光檢測領(lǐng)域的應(yīng)用，其制備的石墨烯熒光化合物合成方法簡單、條件溫和、產(chǎn) 物易得，在谷氨酸鈉熒光檢測時不受其它生物分子如氨基酸和糖類的影響，具有高選擇 性，在醇水中測試，操作方便，焚光強(qiáng)度高，在谷氨酸鈉濃度低至0. 5mg/L時能明顯檢出。 CN103115903A公開了一種微量四環(huán)素類抗生素的熒光檢測方法，其通過石墨烯分子信標(biāo)的 高選擇作用，結(jié)合熒光分光光度計，獲得石墨烯分子信標(biāo)的熒光信號，可實現(xiàn)痕量四環(huán)素類 抗生素的定量檢測。
[0006] 近年來研究發(fā)現(xiàn)，盡管石墨烯和石墨炔都是單層的碳原子，然而由于石墨炔是由 1，3-二炔鍵將苯環(huán)共輒連接形成二維平面網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的全碳分子，其具有豐富的碳化學(xué)鍵， 大的共輒體系、寬面間距（4. 1913&Aring)，使其具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性和半導(dǎo)體性能。石 墨炔特殊的電子結(jié)構(gòu)使其在超導(dǎo)、電子、能源以及光電等領(lǐng)域都得到了很好的應(yīng)用。例如CN103943373A公開了石墨炔材料在金屬離子電池和超級電容器的電極材料中的應(yīng)用，將其 作為金屬離子電池或超級電容器的負(fù)極材料使用，從而使金屬離子電池和超級電容器獲得 了優(yōu)良的電化學(xué)性能。CN101774570A公開了一種制備石墨炔薄膜的方法，并將該石墨烯薄 膜用于制備電池、電極材料、場效應(yīng)晶體管、催化材料或能源材料等領(lǐng)域。然而，目前并未發(fā) 現(xiàn)將石墨塊用于焚光檢測中的相關(guān)文獻(xiàn)。
[0007]因此，如何將二維材料用于熒光檢測體液中的疾病生物標(biāo)志物，并大幅提高檢測 靈敏度并縮短檢測時間，使其對流行性疾病的防疫具有突出優(yōu)勢的研究已成為目前亟待解 決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 為解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明提供了一種可用于熒光檢測體液中的疾病生物 標(biāo)志物，并大幅提高檢測靈敏度并縮短檢測時間，對流行性疾病的防疫具有突出優(yōu)勢的二 維材料，將其用于生物標(biāo)志物熒光檢測的非診斷目的時，其檢測精度高于現(xiàn)有儀器，可大幅 提高數(shù)據(jù)可靠性與可量化性，而且減少了標(biāo)本用量，降低測試費用，由于其可以攜帶多種熒 光指示劑，還可以實現(xiàn)同時多種生物分子的檢測。
[0009] 為達(dá)此目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：
[0010] 本發(fā)明提供了一種二維石墨炔材料用于生物標(biāo)志物熒光檢測的非診斷目的的應(yīng) 用。
[0011] 本發(fā)明中，所述生物標(biāo)志物為疾病生物標(biāo)志物小分子化合物、DNA、核酸適配子、蛋 白質(zhì)或肽鏈熒光檢測中的任意一種或至少兩種的組合。
[0012] 本發(fā)明還提供了二維石墨炔材料在制備體液中疾病生物標(biāo)志物熒光檢測試劑中 的應(yīng)用。
[0013] 本發(fā)明中，所述體液為精液、血液、淋巴液、唾液或尿液中的任意一種或至少兩種 的組合。
[0014] 本發(fā)明中，所述疾病生物標(biāo)志物可以為H1N1型流感、H5N1型流感或M13噬菌體中 的任意一種，但本發(fā)明不局限于此。
[0015] 本發(fā)明中，所述熒光檢測中所用的熒光標(biāo)簽為FAM、TexasRed或R0X中的任意一 種。
[0016] 本發(fā)明中，所述二維石墨炔材料為薄層材料，優(yōu)選為單層或多層二維石墨炔材料。
[0017] 本發(fā)明中，所述二維石墨炔材料作為疾病生物標(biāo)志物載體。
[0018] 本發(fā)明所涉及的二維石墨炔材料是依照文獻(xiàn)6.乂.1^，￥丄.1^，!1.8.1^11，1^11^，0· B.Zhu,Chem.Comm.，2010, 46 (19)，3256.)的方法合成。
[0019]另外，本發(fā)明中的薄層石墨炔材料的制備是將合成后的材料經(jīng)過剝離（具體方法 參見文南犬Ζ·Y.Zeng,Ζ·Y.Yin,X.Huang,H.Li,Q.Y.He,G.Lu,F.Boey,H.Zhang,Angew.Chem. Int.Ed. 2011，50, 11093.)形成的薄層石墨炔材料。
[0020] 本發(fā)明中的DNA的熒光檢測是將激發(fā)和發(fā)射波長分別固定在探針DNA分子所攜帶 染料的熒光波段。
[0021] 本發(fā)明利用石墨炔材料進(jìn)行熒光檢測，該用途利用了石墨炔材料新發(fā)現(xiàn)的性能， 而且利用該新發(fā)現(xiàn)的性能，將其用于熒光檢測時，可大幅提高檢測靈敏度并縮短檢測時間， 使靈敏度可達(dá)到20pM，縮短檢測時間，可進(jìn)行實時檢測，加入待測體系即顯現(xiàn)檢測結(jié)果，還 可以實現(xiàn)同時多種生物分子的實時檢測，彼此相互沒有干擾。
[0022] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明至少具有以下有益效果：
[0023] (1)本發(fā)明通過采用二維石墨炔材料，將其用于熒光檢測體液中的疾病生物標(biāo)志 物小分子化合物、DNA、核酸適配子、蛋白質(zhì)及肽鏈中，可以提高檢測靈敏度到20pM，同時縮 短檢測時間，并實現(xiàn)了實時檢測，增加了材料應(yīng)用于臨床檢測的可能，對流行性疾?。ㄈ缌?感）的防疫具有廣泛的應(yīng)用前景；
[0024] (2)本發(fā)明利用二維石墨炔材料進(jìn)行熒光檢測，可使檢測精度大大高于現(xiàn)有材料， 大幅提高數(shù)據(jù)可靠性與可量化性，并減少標(biāo)本用量，降低測試費用，還可攜帶多種熒光指示 劑，實現(xiàn)同時多種生物分子的檢測。
【附圖說明】
[0025] 圖1為本發(fā)明的生物檢測流程圖。
[0026]圖2為本發(fā)明實施例中所使用的剝離后的薄層石墨炔透射電鏡及原子力顯微