二維石墨炔材料用于生物標志物熒光檢測的非診斷目的的應用
【技術領域】
[0001] 本發明涉及2D納米材料應用領域，尤其涉及一種二維石墨炔材料用于生物標志 物熒光檢測的非診斷目的的應用。
【背景技術】
[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。聚合酶鏈反應是一種典型的擴增和測序的方法，但其高成本、高風 險和耗時長等特征使其難以作為實際應用體系廣泛推廣。近年來，生物檢測的新技術、 新方法不斷涌現，包括尺寸可控的半導體量子點，熒光和多金屬條碼等檢測體系，其中 熒光染料標記的生物檢測技術是最引人注目的。熒光診斷主要依靠熒光共振能量轉移 (FRET)原理通過熒光探針的熒光淬滅及顯現實現目的分子的檢測，由于其靈敏度高、選 擇性好，已成為用于生物分子檢測的優選手段之一（文獻：S. Tyagi, F. R. Kramer, Nat. Biotechnol. 1996, 14, 303)〇
[0003] 隨著熒光染料標記的生物檢測技術研究的不斷深入，該項技術應用的領域不斷拓 展到環境監測、藥物發明、臨床診斷、治療和基因分析等多領域，但是由于檢測材料的限制， 該技術還存在以下主要問題：檢測靈敏度低，檢測時間長，無法實現多重目標的同時檢測。
[0004] 作為早期的二維納米材料，研究發現石墨烯與核酸堿基的環結構之間具備遠距離 的能量轉移，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作 用力進而使探針堿基所帶熒光染料淬滅。然而，雙鏈DNA由于帶負電荷的DNA的磷酸骨架 對堿基的屏蔽效應，使DNA分子不能穩定吸附在材料表面，從而產生熒光的恢復。因此，通 過對熒光淬滅和恢復的觀測可以實現生物標記物的檢出。這種單層二維納米片層材料根據 其對染料標記的單鏈DNA(ssDNA)吸附和熒光猝滅能力實現DNA與小分子檢測的過程也得 到了 科學家的證明（文獻：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 應用潛力在生物檢測領域得到了廣泛的關注。
[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 氨酸鈉熒光檢測領域的應用，其制備的石墨烯熒光化合物合成方法簡單、條件溫和、產 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素類抗生素的熒光檢測方法，其通過石墨烯分子信標的 高選擇作用，結合熒光分光光度計，獲得石墨烯分子信標的熒光信號，可實現痕量四環素類 抗生素的定量檢測。
[0006] 近年來研究發現，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 1，3-二炔鍵將苯環共輒連接形成二維平面網絡結構的全碳分子，其具有豐富的碳化學鍵， 大的共輒體系、寬面間距（4. 1913Å)，使其具有優良的化學穩定性和半導體性能。石 墨炔特殊的電子結構使其在超導、電子、能源以及光電等領域都得到了很好的應用。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用，將其 作為金屬離子電池或超級電容器的負極材料使用，從而使金屬離子電池和超級電容器獲得 了優良的電化學性能。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、場效應晶體管、催化材料或能源材料等領域。然而，目前并未發 現將石墨塊用于焚光檢測中的相關文獻。
[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勢的研究已成為目前亟待解 決的問題。
【發明內容】
[0008] 為解決現有技術中的不足，本發明提供了一種可用于熒光檢測體液中的疾病生物 標志物，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勢的二 維材料，將其用于生物標志物熒光檢測的非診斷目的時，其檢測精度高于現有儀器，可大幅 提高數據可靠性與可量化性，而且減少了標本用量，降低測試費用，由于其可以攜帶多種熒 光指示劑，還可以實現同時多種生物分子的檢測。
[0009] 為達此目的，本發明采用了以下技術方案：
[0010] 本發明提供了一種二維石墨炔材料用于生物標志物熒光檢測的非診斷目的的應 用。
[0011] 本發明中，所述生物標志物為疾病生物標志物小分子化合物、DNA、核酸適配子、蛋 白質或肽鏈熒光檢測中的任意一種或至少兩種的組合。
[0012] 本發明還提供了二維石墨炔材料在制備體液中疾病生物標志物熒光檢測試劑中 的應用。
[0013] 本發明中，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] 本發明中，所述疾病生物標志物可以為H1N1型流感、H5N1型流感或M13噬菌體中 的任意一種，但本發明不局限于此。
[0015] 本發明中，所述熒光檢測中所用的熒光標簽為FAM、TexasRed或R0X中的任意一 種。
[0016] 本發明中，所述二維石墨炔材料為薄層材料，優選為單層或多層二維石墨炔材料。
[0017] 本發明中，所述二維石墨炔材料作為疾病生物標志物載體。
[0018] 本發明所涉及的二維石墨炔材料是依照文獻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，本發明中的薄層石墨炔材料的制備是將合成后的材料經過剝離（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] 本發明中的DNA的熒光檢測是將激發和發射波長分別固定在探針DNA分子所攜帶 染料的熒光波段。
[0021] 本發明利用石墨炔材料進行熒光檢測，該用途利用了石墨炔材料新發現的性能， 而且利用該新發現的性能，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， 使靈敏度可達到20pM，縮短檢測時間，可進行實時檢測，加入待測體系即顯現檢測結果，還 可以實現同時多種生物分子的實時檢測，彼此相互沒有干擾。
[0022] 與現有技術相比，本發明至少具有以下有益效果：
[0023] (1)本發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志 物小分子化合物、DNA、核酸適配子、蛋白質及肽鏈中，可以提高檢測靈敏度到20pM，同時縮 短檢測時間，并實現了實時檢測，增加了材料應用于臨床檢測的可能，對流行性疾病（如流 感）的防疫具有廣泛的應用前景；
[0024] (2)本發明利用二維石墨炔材料進行熒光檢測，可使檢測精度大大高于現有材料， 大幅提高數據可靠性與可量化性，并減少標本用量，降低測試費用，還可攜帶多種熒光指示 劑，實現同時多種生物分子的檢測。
【附圖說明】
[0025] 圖1為本發明的生物檢測流程圖。
[0026]圖2為本發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