10個月發(fā)證:一種檢測過氧化氫濃度的納米生物傳感器、制備方法及其應(yīng)用(上海大學(xué)) 一、發(fā)明專利案件基本信息 技術(shù)領(lǐng)域:生物醫(yī)藥及納米生物材料 專利號:CN202110804642.7 專利名稱:一種檢測過氧化氫濃度的納米生物傳感器、制備方法及其應(yīng)用 專利申請日:2021-07-16 專利授權(quán)日:2022-05-10 專利申請人:上海大學(xué) 發(fā)明人:孫麗寧,王卓,姜宏 專利代理機構(gòu):廣州高炬知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 專利代理師:孫明科 二、發(fā)明專利申請文件信息 申請文件:18頁,1.41萬字,附圖3 授權(quán)權(quán)利要求:8,其中獨立權(quán)利要求:1 權(quán)項結(jié)構(gòu): 三、發(fā)明內(nèi)容摘要: 本發(fā)明公開了一種檢測過氧化氫濃度的納米生物傳感器,其特征在于,其是以熱共沉淀法合成的稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米粒子為基質(zhì),通過將該基質(zhì)表面油酸配體環(huán)氧化,與帶有氨基的供電子配體發(fā)生開環(huán)加成反應(yīng),將供電子配體鍵合到上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米粒子的表面,在365 nm紫外光照射下,利用光生自由電子還原的方式,在上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米粒子表面原位生長一層金屬銀單質(zhì),形成表面為金屬單質(zhì)銀、內(nèi)核為稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米粒子為基質(zhì)的核殼結(jié)構(gòu)的納米生物傳感器。本發(fā)明還公開了其制備方法及在體表以及細胞層面實現(xiàn)過氧化氫濃度的檢測在應(yīng)用。發(fā)明提供的納米生物傳感器在水中具有分散性良好、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、生物相容性好且傳感信號強度較高等優(yōu)點。 四、發(fā)明摘要附圖: 本發(fā)明制備的利用上轉(zhuǎn)換發(fā)光檢測過氧化氫濃度的納米生物傳感器的透射電鏡照片 五、獨立權(quán)利要求1: 1. 一種檢測過氧化氫濃度的納米生物傳感器,其特征在于,其是以熱共沉淀法合成的稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米粒子為基質(zhì),通過將該基質(zhì)表面油酸配體環(huán)氧化,與帶有氨基的供電子配體發(fā)生開環(huán)加成反應(yīng),將供電子配體鍵合到上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米粒子的表面,在365 nm紫外光照射下,利用光生自由電子還原的方式,在上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米粒子表面原位生長一層金屬銀單質(zhì),形成表面為金屬單質(zhì)銀、內(nèi)核為稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米粒子為基質(zhì)的核殼結(jié)構(gòu)的納米生物傳感器。 六、發(fā)明人團隊簡介 本發(fā)明由上海大學(xué)理學(xué)院、上海大學(xué)納米科學(xué)與技術(shù)研究中心研究團隊研發(fā)。本發(fā)明現(xiàn)有經(jīng)營成員30余人,核心發(fā)明人孫麗寧, 女, 博士, 教授研究員,德國洪堡學(xué)者,博士生導(dǎo)師。專利的其他研發(fā)人員主要為上海大學(xué)孫麗寧教授及其博士生和碩士生。 七、本發(fā)明主要的有益效果: (1)本發(fā)明提供的利用上轉(zhuǎn)換發(fā)光檢測過氧化氫濃度的納米生物傳感器,重點在于基于稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米粒子及組胺衍生物,利用光生自由電子還原的方式在上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米粒子表面原位生長一層金屬銀單質(zhì),獲得表面為金屬單質(zhì)銀、內(nèi)核為稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米粒子為基質(zhì)的核殼結(jié)構(gòu)的納米生物傳感器;該傳感器在水中具有分散性良好、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、化學(xué)組成穩(wěn)定、重復(fù)性好、成本低、檢測步驟少且傳感信號強度較高等優(yōu)點。 (2)本發(fā)明提供的納米生物傳感器的制備方法,通過熱共沉淀法發(fā)得到稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米粒子,利用光生自由電子還原的方法在上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米粒子表面原位生長一層金屬銀單質(zhì)。該制備方法克服了現(xiàn)有合成方法的不足,簡化了制備過程、設(shè)備投入較少,反應(yīng)條件溫和且易于控制,制得的納米粒子生物傳感器均勻性好、化學(xué)組成穩(wěn)定、重復(fù)性好,易于實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。 (3)本發(fā)明提供的利用上轉(zhuǎn)換發(fā)光檢測過氧化氫濃度的納米生物傳感器的應(yīng)用,針對性地克服了現(xiàn)有生物傳感器單一性應(yīng)用的局限性,在充分利用上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米顆粒熒光成像的同時,還可以利用其發(fā)光信號強度對氧化氫濃度進行檢測,使其在具備了過氧化氫濃度實時監(jiān)測功能,同時其還兼顧抗菌抑菌的功能,親水性好,大大簡化了制備和檢測步驟,降低了綜合成本,擴展了其在生物醫(yī)藥及診療一體化領(lǐng)域的應(yīng)用,具有廣泛的應(yīng)用前景。 八、本案專利代理師經(jīng)驗分享: 近年來,生物傳感器在不同領(lǐng)域中均被看作是可取代傳統(tǒng)傳感器的分析替代方法。生物傳感器是一種分析裝置,由兩個基本部分構(gòu)成:生物受體(抗體、DNA探針或細胞等),用于利用生物分子相互作用的特異性來特異性檢測物質(zhì);以及轉(zhuǎn)換器或傳感器,能夠?qū)⑺鍪荏w產(chǎn)生的生物識別反應(yīng)詮釋并“轉(zhuǎn)換”為可量化的光信號或電信號。令這些裝置成為具有極大吸引力的分析工具的最主要原因,在于其特異性、高敏感度、能縮短分析時間的反應(yīng)能力、能夠在整合系統(tǒng)中進行誘導(dǎo)的能力、自動化之便利,及實時操作能力、多功能性和低成本等。 現(xiàn)有技術(shù)中除了少數(shù)幾項發(fā)明專利方案外,還有文獻報道了一系列可用于過氧化氫檢測的技術(shù),包括電化學(xué)、比色法、熒光和化學(xué)發(fā)光。但是,利用上述現(xiàn)有工藝方法制備的納米生物傳感器,各主要組分差異較大,主要組分來源受限、成本高,制備方法、檢測方法復(fù)雜、設(shè)備價格高昂,且不容易實現(xiàn)穩(wěn)定量產(chǎn);其制成品的化學(xué)穩(wěn)定性較差,生物相容性較差,特別是傳感信號強度較低,限制了其在生物領(lǐng)域的應(yīng)用。 針對這一情況,本發(fā)明人團隊研發(fā)了一種檢測過氧化氫濃度的納米生物傳感器、制備方法,改進傳感器的結(jié)構(gòu),以稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米粒子為基質(zhì),利用其上轉(zhuǎn)換發(fā)光性能結(jié)合金屬單質(zhì)銀,提高傳感器的化學(xué)穩(wěn)定性,以解決現(xiàn)有生物傳感器組分來源受限、穩(wěn)定性差,化學(xué)組成差異大以及傳感信號強度低等問題,克服現(xiàn)有產(chǎn)品的技術(shù)缺陷,以實現(xiàn)利用上轉(zhuǎn)換發(fā)光信號對過氧化氫濃度的檢測、傳感。 本專利涉及多個學(xué)科和技術(shù)領(lǐng)域,包括納米材料、生物醫(yī)藥、制造工藝及檢測技術(shù)等,對專利代理師的跨領(lǐng)域的專業(yè)能力、綜合水平,對新材料、生物技術(shù)領(lǐng)域的經(jīng)驗要求較高。我公司派出專利代理師孫明科與研發(fā)團隊對接,反復(fù)多次與研發(fā)團隊深入交流,共同分析技術(shù)問題和發(fā)明要點,在深度檢索和多次撰寫修改的基礎(chǔ)上,完成了本項發(fā)明專利的申請文件。本案專利代理師通過與研發(fā)團隊成員密切溝通,認真聽取發(fā)明人的構(gòu)思和技術(shù)方案,并且進行了深入的技術(shù)挖掘,準確縮短技術(shù)問題和技術(shù)效果,從而得到了本發(fā)明呈現(xiàn)的較為完善的技術(shù)方案。 本案件由于涉及機器人及納米材料、生物醫(yī)藥及檢測技術(shù),屬于生物醫(yī)藥技術(shù)領(lǐng)域,專利代理師在提交、審查意見答復(fù)、繳費等多個環(huán)節(jié)均做了快速處理,最終使本發(fā)明按照正常審查流程,能夠在10個月的時間頒發(fā)了發(fā)明證書,為發(fā)明人團隊盡早實施該專利技術(shù)創(chuàng)造了良好的條件。 本專利是專利代理師與發(fā)明人團隊密切合作完成的跨領(lǐng)域高質(zhì)量專利申請案件,雙方多次、反復(fù)討論、修改了多稿才最終定稿,發(fā)明人科研團隊及代理師對本發(fā)明均付出了辛苦的勞動。 本發(fā)明專利作為生物醫(yī)藥領(lǐng)域的高質(zhì)量的發(fā)明專利,與申請人布局的其他發(fā)明專利相互配合,對納米材料、制備方法、醫(yī)學(xué)檢測等進行了合理分層、遞進式的保護,采用快速的申請和審查答復(fù),大幅縮短了審查時間。本發(fā)明專利快速獲得授權(quán)后,有利于該申請人對該專利技術(shù)成果進行轉(zhuǎn)化、實施,盡早投入使用,產(chǎn)生更好的社會和經(jīng)濟效益。