利用拉曼信号对生物标记的半导体纳米晶的制备方法
专利汇可以提供利用拉曼信号对生物标记的半导体纳米晶的制备方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 属于 纳米材料 和 生物 技术领域，涉及纳米材料的制备，纳米材料在生物标记方面的应用。首先在无 水 乙醇 中合成出不同尺寸的 纳米晶 ，其次，利用将高氯酸盐和金属还原物质分别溶解在无水乙醇中，将制备的溶液作为母液通过离心分离，采用加入有机配体等制备具有拉曼 信号 的 半导体 纳米晶，并通过静电与生物分子对接，实施对生物分子的标记。本发明产生 等离子体 的共振作用，使半导体纳米晶的共振拉曼信号增强。由于金属纳米晶的表面能够与有机分子基团发生很强的配位作用，可对生物体进行稳定、无害的标记，并进一步实施利用具有指纹特征半导体纳米晶的共振多级拉曼信号对未知分子的检测。，下面是利用拉曼信号对生物标记的半导体纳米晶的制备方法专利的具体信息内容。
1、利用拉曼信号对生物标记的半导体ZnO/Au核壳纳米晶的制备方法，其特征是：首 先在无水乙醇中合成出不同尺寸的ZnO纳米晶，ZnO的制备采用的是将含有锌离子的盐即醋 酸锌与碱即氢氧化锂或四甲基氢氧化胺的反应，不同尺寸的ZnO可以通过控制温度来获得， 获得的ZnO纳米晶在乙醇溶液中是稳定存在的；
其次，利用将高氯酸金盐和金属还原物质对苯二酚或柠檬酸钠分别溶解在无水乙醇中， 然后以上述制备的ZnO溶液作为母液，将配置的溶液再快速搅拌得条件下分别滴入到母液 中，将结果的溶液通过离心分离出来，离心出的物质清洗，重新溶入到乙醇溶液中；
最后采用向制备的ZnO/Au的溶液中加入有机配体即巯基乙酸或巯基乙胺，再次采用离 心的方法将溶液重新分离出来，并将样品分散到PH＝7-10之间的缓冲溶液中。
2.按权利要求1的利用拉曼信号对生物标记的半导体ZnO/Au核壳纳米晶的制备方法， 其特征是：金的前驱材料选用HAuCl4，还原金的还原剂可选用对苯二酚或者是柠檬酸钠，ZnO作为晶种，在其表面生长Au纳米晶，具体过程如下：
取5～10ml 0.1M ZnO乙醇溶液，将其放入到容积中并用绝对无水乙醇稀释10倍，另称 取HAuCl4，其物质的量与ZnO的物质的量之比在1∶5～1∶10之间，既将称取的0.05～0.2mM 的HAuCl4溶解在10ml乙醇溶液中，同时称取还原剂对苯二酚，其物质的量应与HAuCl4的物 质的量相同，将还原剂也溶解在乙醇溶液中；然后HAuCl4乙醇溶液和对苯二酚乙醇溶液逐 滴加入到快速搅拌的ZnO乙醇溶液中，滴完之后让溶液静置陈化10～12小时，陈化完全后 的溶液通过离心的方法将纳米晶分离并重新分散到无水乙醇溶液中，采用巯基化合物巯基苯 胺或巯基乙酸作为配体与ZnO表面的Au配位，ZnO与巯基化合物的物质量的比应在1∶10～ 1∶20之间，将特定量的巯基化合物加入到ZnO/Au乙醇溶液中，搅拌反应24-30h，反应结 束后，将粒子离心出来并分散到PH在7～10之间的缓冲溶液中。
3.利用拉曼信号对生物标记的半导体ZnO/Ag核壳纳米晶的制备方法，其特征是：在 超声的条件下，将新制备的ZnO乙醇溶液加入到硝酸银的水溶液中，同时向这种混合溶液中， 逐渐的滴加对苯二酚水溶液，对苯二酚可以还原硝酸银形成金属银簇，银簇会以ZnO为晶种 在其表面沉积形成Ag纳米晶壳层，Ag对ZnO的拉曼信号有增强作用，由于Ag能够与有机 基团具有强的配位能力，制备的ZnO/Ag核壳结构纳米晶能够与生物分子偶联。
4.按权利要求3的利用拉曼信号对生物标记的半导体ZnO/Ag核壳纳米晶的制备方法， 其特征是：银的前驱材料选用AgNO3，还原金的还原剂可选用对苯二酚或者是柠檬酸钠，其制 备方法是：称取5～10ml 0.1M ZnO乙醇溶液，将其放入到容积中并用绝对无水乙醇稀释10 倍，而AgNO3的物质的量与量与ZnO的物质的量之比在1∶5～1∶10之间，既将相应量的AgNO3 溶解在乙醇溶液中，同时将相对应的还原剂对苯二酚也溶解在乙醇溶液中，然后AgNO3乙醇 溶液和对苯二酚乙醇溶液逐滴加入到快速搅拌的ZnO乙醇溶液中，滴完之后让溶液静置陈化 10～12小时，陈化完全后的溶液通过离心的方法将纳米晶分离并重新分散到无水乙醇溶液 中，采用巯基化合物巯基苯胺或巯基乙酸作为配体与ZnO表面的Ag配位，ZnO与巯基化合 物的物质量的比应在1∶10～1∶20之间，将定量的巯基化合物加入到ZnO/Au乙醇溶液中， 搅拌反应24-30h，反应结束后，将粒子离心出来并分散到PH在7～10之间的缓冲溶液中。
5.利用拉曼信号对生物标记的半导体ZnO/Zn核壳纳米晶的制备方法，其特征是：在 制备ZnO的体系时，加入过量的醋酸锌，逐渐的滴加对苯二酚水溶液。对苯二酚可以还原醋 酸锌形成金属锌簇，锌簇会以ZnO为晶种在其表面沉积形成Zn纳米晶壳层，Zn对ZnO的Raman 信号有增强作用，Zn也可以与有机分子的官能团配位，从而进一步用于与生物大分子的偶 联。
6.按权利要求5的利用拉曼信号对生物标记的半导体ZnO/Ag核壳纳米晶的制备方法， 其特征是：锌的前驱材料选用醋酸锌，还原Zn的还原剂可选用对苯二酚或者是柠檬酸钠， ZnO作为晶种，在其表面生长Zn纳米晶，具体过程如下：取5～10ml 0.1M ZnO乙醇溶液， 将其放入到容积中并用绝对无水乙醇稀释10倍，另称取醋酸锌，其物质的量与ZnO的物质 的量之比在1∶5～1∶10之间，既将称取的0.05～0.2mM的醋酸锌溶解在10ml乙醇溶液 中，同时称取还原剂对苯二酚，其物质的量应与醋酸锌的物质的量相同，将还原剂也溶解在 乙醇溶液中；然后醋酸锌乙醇溶液和对苯二酚乙醇溶液逐滴加入到快速搅拌的ZnO乙醇溶液 中，之后将溶液静置陈化10～12小时，陈化完全后的溶液通过离心的方法将纳米晶分离并 重新分散到无水乙醇溶液中，采用巯基化合物巯基苯胺或巯基乙酸作为配体与ZnO表面的 Zn配位，ZnO与巯基化合物的物质量的比应在1∶10～1∶20之间，将定量的巯基化合物加 入到ZnO/Zn乙醇溶液中，搅拌反应24-30h，反应结束后，将粒子离心出来并分散到PH在7～ 10之间的缓冲溶液中。
7.利用拉曼信号对生物标记的半导体ZnO/Cu核壳纳米晶的制备方法，其特征是：在 制备ZnO的体系时，加入过量的醋酸锌，逐渐的滴加对苯二酚水溶液，对苯二酚可以还原醋 酸铜形成金属铜簇，铜簇会以ZnO为晶种在其表面沉积形成Cu纳米晶壳层。
8.按权利要求7的利用拉曼信号对生物标记的半导体ZnO/Ag核壳纳米晶的制备方法， 其特征是：铜的前驱材料选用醋酸铜，还原Cu的还原剂可选用对苯二酚或者是柠檬酸钠， ZnO作为晶种，在其表面生长Cu纳米晶；具体过程如下：取5～10ml 0.1M ZnO乙醇溶液， 将其放入到容积中并用绝对无水乙醇稀释10倍，另称取醋酸铜，其物质的量与ZnO的物质 的量之比在1∶5～1∶10之间，既将称取的0.05～0.2mM的醋酸铜溶解在10ml乙醇溶液中， 同时称取还原剂对苯二酚，其物质的量应与醋酸锌的物质的量相同，将还原剂也溶解在乙醇 溶液中；然后醋酸铜乙醇溶液和对苯二酚乙醇溶液逐滴加入到快速搅拌的ZnO乙醇溶液中， 之后将溶液静置陈化10～12小时，陈化完全后的溶液通过离心的方法将纳米晶分离并重新 分散到无水乙醇溶液中，采用巯基化合物巯基苯胺或巯基乙酸作为配体与ZnO表面的Cu配 位，ZnO与巯基化合物的物质量的比应在1∶10～1∶20之间，将定量的巯基化合物加入到 ZnO/Cu乙醇溶液中，搅拌反应24-30h，反应结束后，将粒子离心出来并分散到PH在7～10 之间的缓冲溶液中。
9.利用拉曼信号对生物标记的半导体ZnO/Pt核壳纳米晶的制备方法，其特征是：在 制备ZnO的体系时，加入过量的醋酸钯，逐渐的滴加对苯二酚水溶液。对苯二酚可以还原醋 酸钯形成金属锌簇，Pt簇会以ZnO为晶种在其表面沉积形成Pt纳米晶壳层，Pt对ZnO的 Raman信号有增强作用，Pt也可以与有机分子的官能团配位，从而进一步用于与生物大分子 的偶联。
10.按权利要求1、3、5、7、9的利用拉曼信号对生物标记的半导体纳米晶在生物标记 中的应用。
技术领域
本发明属于纳米材料和生物技术领域，涉及纳米材料的制备，纳米材料在生物标记方 面的应用。
背景技术
ZnO等宽带隙纳米晶作为一种无毒，无害生物友好的氧化物被广泛地应用于紫外发射 光电子器件。同时我们还注意到ZnO等在He-Cd激光激发下具有多级的 拉曼特征信号峰， 并且能够被金属(Au，Ag，Zn，Cu，Pt等)所增强。为此，我们首次提出将利用ZnO等半 导体材料的 拉曼信号对生物分子进行标记。同时为了获得更强的拉曼信号，我们采用了金 属纳米晶(Au，Ag，Zn，Cu，Pt等)对半导体纳米晶进行表面的包覆，这种包覆起到了两 方面的作用，首先，金属与ZnO等半导体纳米晶产生等离子体的共振作用，它能够使半导 体纳米晶的共振拉曼信号增强。另外，由于金属纳米晶的表面能够与有机分子基团(巯基 等)发生很强的配位作用，这为无机纳米材料与与生物分子偶联起到了一个桥梁的作用， 并进一步利用具有指纹特征半导体纳米晶的共振多级Raman指纹信号实施对未知分子的检 测。
发明的内容
本发明的目的之一是提供一种利用拉曼信号对生物标记的无机半导体纳米晶的制备方 法
本发明的目的之二是利用无机半导体纳米晶进行生物标记。
1.制备增强Raman信号的ZnO/Au核壳纳米晶
首先在无水乙醇中合成出不同尺寸的ZnO纳米晶，ZnO的制备采用的是将含有锌离子 的盐(醋酸锌)与碱(氢氧化锂，四甲基氢氧化胺等)的反应。不同尺寸的ZnO可以通过 控制温度来获得。获得的ZnO纳米晶在乙醇溶液中是稳定存在的。
其次，利用将高氯酸金盐和金属还原物质(对苯二酚，柠檬酸钠等)分别溶解在无水 乙醇中，然后以上述制备的ZnO溶液作为母液，将配置的溶液再快速搅拌得条件下分别滴 入到母液中。将结果的溶液通过离心分离出来，离心出的物质清洗，重新溶入到乙醇溶液 中。 最后采用向制备的ZnO/Au的溶液中加入有机配体(巯基乙酸，巯基乙胺等)，再次采用离 心的方法将溶液重新分离出来，并将样品分散到PH＝7-10之间的缓冲溶液中。这种具有拉 曼信号的探针能够通过静电与生物分子对接，从而实施对生物分子的标记。
2.制备增强拉曼信号的ZnO/Ag核壳纳米晶。
在超声的条件下，将新制备的ZnO乙醇溶液加入到硝酸银的水溶液中，同时向这种混 合溶液中，逐渐的滴加对苯二酚水溶液。对苯二酚可以还原硝酸银形成金属银簇，银簇会 以ZnO为晶种在其表面沉积形成Ag纳米晶壳层，Ag对ZnO的拉曼信号有增强作用，由于 Ag能够与有机基团具有强的配位能力，制备的ZnO/Ag核壳结构纳米晶能够与生物分子偶 联。
3.制备增强拉曼信号的ZnO/Zn核壳纳米晶
在制备ZnO的体系时，加入过量的醋酸锌，逐渐的滴加对苯二酚水溶液。对苯二酚可 以还原醋酸锌形成金属锌簇，锌簇会以ZnO为晶种在其表面沉积形成Zn纳米晶壳层，Zn对ZnO的拉曼信号有增强作用，Zn也可以与有机分子的官能团配位，从而进一步用于与生 物大分子的偶联。
4.制备增强拉曼信号的ZnO/Cu核壳纳米晶
在制备ZnO的体系时，加入过量的醋酸锌，逐渐的滴加对苯二酚水溶液。对苯二酚可 以还原醋酸铜形成金属铜簇，铜簇会以ZnO为晶种在其表面沉积形成Cu纳米晶壳层，Cu对ZnO的拉曼信号有增强作用，Cu也可以与有机分子的官能团配位，从而进一步用于与生 物大分子的偶联。
5.制备增强拉曼信号的ZnO/Pt核壳纳米晶
在制备ZnO的体系时，加入过量的醋酸钯，逐渐的滴加对苯二酚水溶液。对苯二酚可 以还原醋酸钯形成金属锌簇，Pt簇会以ZnO为晶种在其表面沉积形成Pt纳米晶壳层，Pt对ZnO的拉曼信号有增强作用，Pt也可以与有机分子的官能团配位，从而进一步用于与生 物大分子的偶联。
本发明产生等离子体的共振作用，使半导体纳米晶的共振拉曼信号增强。由于金属纳 米晶的表面能够与有机分子基团(巯基等)发生很强的配位作用，为无机纳米材料与生物 分子偶联起到了桥梁的作用，可对生物体进行稳定、无害的标记，并进一步实施利用具有 指纹特征半导体纳米晶的共振多级拉曼信号对未知分子的检测。
具体实施方式
2.制备ZnO/Ag的核壳纳米晶并将其相转移
银的前驱材料选用AgNO3，还原金的还原剂可选用对苯二酚或者是柠檬酸钠。其制备方 法与制备ZnO/Au核壳纳米晶的方法相似。同样称取5～10ml 0.1M ZnO乙醇溶液，将其放 入到容积中并用绝对无水乙醇稀释10倍，而AgNO3的物质的量与量与ZnO的物质的量之比 在1∶5～1∶10之间，既将相应量的AgNO3溶解在乙醇溶液中，同时将相对应的还原剂对苯 二酚也溶解在乙醇溶液中，然后AgNO3乙醇溶液和对苯二酚乙醇溶液逐滴加入到快速搅拌 的ZnO乙醇溶液中，滴完之后让溶液静置陈化10～12小时，其目的是使晶体生长完全。陈 化完全后的溶液通过离心的方法将纳米晶分离并重新分散到无水乙醇溶液中。进一步为了 能够应用于生物标记，我们采用巯基化合物(如巯基苯胺，巯基乙酸等)作为配体与ZnO表面的Ag配位，ZnO与巯基化合物的物质量的比应在1∶10～1∶20之间。将特定量的巯 基化合物加入到ZnO/Au乙醇溶液中，搅拌反应24-30h，反应结束后，将粒子离心出来并 分散到PH在7～10之间的缓冲溶液中，所制备的ZnO/Ag溶液可以用于与生物分子对接偶 连。
3.制备ZnO/Zn的核壳纳米晶并将其相转移
锌的前驱材料选用醋酸锌，还原Zn的还原剂可选用对苯二酚或者是柠檬酸钠。ZnO作 为晶种，在其表面生长Zn纳米晶。具体试验的过程如下：取5～10ml 0.1M ZnO乙醇溶液， 将其放入到容积中并用绝对无水乙醇稀释10倍，另称取醋酸锌，其物质的量与ZnO的物质 的量之比在1∶5～1∶10之间，既将称取的0.05～0.2mM的醋酸锌溶解在10ml乙醇溶液 中，同时称取还原剂对苯二酚，其物质的量应与醋酸锌的物质的量相同，将还原剂也溶解 在乙醇溶液中。然后醋酸锌乙醇溶液和对苯二酚乙醇溶液逐滴加入到快速搅拌的ZnO乙醇 溶液中，滴完之后让溶液静置陈化10～12小时，其目的是使晶体生长完全。陈化完全后的 溶液通过离心的方法将纳米晶分离并重新分散到无水乙醇溶液中。进一步为了能够应用于 生物标记，我们采用巯基化合物(如巯基苯胺，巯基乙酸等)作为配体与ZnO表面的Zn配 位，ZnO与巯基化合物的物质量的比应在1∶10～1∶20之间。将特定量的巯基化合物加入 到ZnO/Zn乙醇溶液中，搅拌反应24-30h，反应结束后，将粒子离心出来并分散到PH在7～ 10之间的缓冲溶液中，所制备的ZnO/Au溶液可以用于与生物分子对接偶连
4.制备ZnO/Cu的核壳纳米晶并将其相转移
铜的前驱材料选用醋酸铜，还原Cu的还原剂可选用对苯二酚或者是柠檬酸钠。ZnO作 为晶种，在其表面生长Cu纳米晶。具体试验的过程如下：取5～10ml 0.1M ZnO乙醇溶液， 将其放入到容积中并用绝对无水乙醇稀释10倍，另称取醋酸铜，其物质的量与ZnO的物质 的量之比在1∶5～1∶10之间，既将称取的0.05～0.2mM的醋酸铜溶解在10ml乙醇溶液 中，同时称取还原剂对苯二酚，其物质的量应与醋酸锌的物质的量相同，将还原剂也溶解 在乙醇溶液中。然后醋酸铜乙醇溶液和对苯二酚乙醇溶液逐滴加入到快速搅拌的ZnO乙醇 溶液中，滴完之后让溶液静置陈化10～12小时，其目的是使晶体生长完全。陈化完全后的 溶液通过离心的方法将纳米晶分离并重新分散到无水乙醇溶液中。进一步为了能够应用于 生物标记，我们采用巯基化合物(如巯基苯胺，巯基乙酸等)作为配体与ZnO表面的Cu配 位，ZnO与巯基化合物的物质量的比应在1∶10～1∶20之间。将特定量的巯基化合物加入 到ZnO/Cu乙醇溶液中，搅拌反应24-30h，反应结束后，将粒子离心出来并分散到PH在7～ 10之间的缓冲溶液中，所制备的ZnO/Cu溶液可以用于与生物分子对接偶连。
5.制备ZnO/Pt的核壳纳米晶并将其相转移
鈀的前驱材料选用醋酸鈀，还原Pt的还原剂可选用对苯二酚或者是柠檬酸钠。ZnO作 为晶种，在其表面生长Pt纳米晶。具体试验的过程如下：取5～10ml 0.1M ZnO乙醇溶液， 将其放入到容积中并用绝对无水乙醇稀释10倍，另称取醋酸鈀，其物质的量与ZnO的物质 的量之比在1∶5～1∶10之间，既将称取的0.05～0.2mM的醋酸鈀溶解在10ml乙醇溶液 中，同时称取还原剂对苯二酚，其物质的量应与醋酸鈀的物质的量相同，将还原剂也溶解 在乙醇溶液中。然后醋酸鈀乙醇溶液和对苯二酚乙醇溶液逐滴加入到快速搅拌的ZnO乙醇 溶液中，滴完之后让溶液静置陈化10～12小时，其目的是使晶体生长完全。陈化完全后的 溶液通过离心的方法将纳米晶分离并重新分散到无水乙醇溶液中。进一步为了能够应用于 生物标记，我们采用巯基化合物(如巯基苯胺，巯基乙酸等)作为配体与ZnO表面的Pt配 位，ZnO与巯基化合物的物质量的比应在1∶10～1∶20之间。将特定量的巯基化合物加入 到ZnO/Pt乙醇溶液中，搅拌反应24-30h，反应结束后，将粒子离心出来并分散到PH在7～ 10之间的缓冲溶液中，所制备的ZnO/Pt溶液可以用于与生物分子对接偶连。
6.无机半导体纳米晶进行生物标记
拉米夫定是核苷类的抗乙型肝炎病毒(HBV)的新药，是HBV复制强有力的抑制剂，其作 用靶为HBV DNA多聚酶，通过抑制前基因组RNA逆转录为负链DNA及DNA链延伸过程中起 到链终止作用来抑制HBV复制。体内外研究均已表明，拉米夫定耐药主要是由HBVP基因C 区YMDD变异所引起。一旦出现YMDD变异株，对拉米夫定不再敏感。耐药可能会伴有HBV DNA 定量反跳和肝功能变化，甚至导致病情恶化。本发明主要是使用通用模板和ZnO拉曼探针 实施检测。通用引物由5’端的通用模板(UT)序列和3’的特异引物序列构成，通用模板序 列不与任何天然核酸序列相匹配只能与通用Raman探针匹配。该标记手段具有高灵敏、高 特异、高精确度和高通量特点，在临床病原体检测、药效监测、突变分析以及相关科学研 究领域中具有广阔的应用前景。
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