双信号输出检测酪氨酸酶用上转换纳米探针及其应用

本发明涉及纳米生物材料，具体涉及一种双信号输出检测酪氨酸酶用上转换纳米探针及其应用。

背景技术：

1、酪氨酸酶作为黑色素合成过程中的核心酶，在生物体内扮演着至关重要的角色，其活性水平不仅与生物体的各种生理功能密切相关，而且在医学领域特别是在皮肤癌和黑色素瘤的早期筛查中，酪氨酸酶的活性水平常被用作重要的诊断指标。然而，现有的酪氨酸酶检测方法如分光光度法、荧光分析法、电化学方法和免疫测定技术，尽管各有其优势，但仍存在局限性。例如，荧光测定法虽然具有高灵敏度和高选择性，但易受本底荧光干扰；而比色法虽然成本效益高、反应直观，但其检测精度有待提升。

2、为了克服现有技术的不足，研究人员一直在探索更为准确、高效、低成本的酪氨酸酶检测方法。近年来，掺杂镧系元素的上转换纳米粒子(ucnps)因其独特的光特性在生物标记物检测领域展现出了巨大的潜力。ucnps具有将低能量近红外(nir)光转换为高能量可见光的卓越能力，可显著增强光在生物组织内的穿透力，同时有效降低短波长激发引起的自发荧光噪声。这些特性使得ucnps成为检测酪氨酸酶的理想选择。

3、尽管ucnps在生物标记物检测中展现出巨大潜力，但在构建用于检测酪氨酸酶的高灵敏度上转换纳米探针时仍面临挑战。特别是缺乏合适的能量接受体。因此，开发一种新型、高灵敏度、无背景干扰的双模式探针对于提高酪氨酸酶检测的准确性至关重要。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题在于提供一种双信号输出检测酪氨酸酶用上转换纳米探针，利用ucnps的独特光学性质，结合酪氨酸酶的特异性催化活性，实现了对酪氨酸酶的无背景、高灵敏度检测。

2、本发明所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：

3、本发明的目的之一在于提供一种双信号输出检测酪氨酸酶用上转换纳米探针，所述上转换纳米探针包括ucnps、酪胺和铁离子。

4、本发明将ucnps与酪胺和铁离子结合形成无标记的传感系统，酪胺作为酪氨酸酶的底物，利用酪氨酸酶特异性氧化酪氨生成多巴胺，多巴胺与铁离子反应生成紫色产物，该紫色产物作为能量接受体导致ucnps的上转换发光(ucl)淬灭；同时通过比色反应监测紫色产物的生成，实现对酪氨酸酶的双信号输出检测。

5、本发明的目的之二在于提供所述上转换纳米探针在制备酪氨酸酶检测试剂中的应用。

6、本发明的目的之三在于提供所述上转换纳米探针在构建酪氨酸酶检测用智能传感器中的应用。

7、本发明的目的之四在于提供一种智能传感器，包括所述上转换纳米探针、980 nm激光器、比色皿、智能手机和3d打印配件。

8、本发明的有益效果是：

9、1、提高检测灵敏度和准确性。本发明通过结合ucnps与特定的酪氨酸酶识别分子构建了一种无标记的传感系统，实现了对酪氨酸酶的无背景检测；利用ucnps的近红外激发、光稳定性高和自发荧光少等特点，以及酪氨酸酶与酪氨的特异性反应，提高了检测灵敏度和准确性；在发光模式下的检测限可以低至0.001 u ml-1，为酪氨酸酶的准确检测提供了有力工具。

10、2、实现双信号自校准，增强可靠性。本发明提供了一种发光-比色双信号输出检测酪氨酸酶的方法，通过整合荧光测定法和比色法的优势，形成了双信号自校准能力；该方法不仅利用了近红外光激发的ucl信号，大大提高了检测精度，而且通过比色反应为酪氨酸酶的检测提供了直观、便捷的方法；双信号输出检测方式有效缓解了信号波动，从而确保了酪氨酸酶分析的准确性和可靠性。

11、3、操作简便，成本低廉。与传统的酪氨酸酶检测方法相比，本发明提供的纳米探针操作更加简便，无需复杂的仪器设备和繁琐的实验步骤；同时，ucnps在构建上转换纳米探针时不需要复杂和耗时的表面修饰，有利于快速和低成本地制备上转换纳米探针，降低了检测成本。

12、4、具有广泛的应用前景。本发明提供的纳米探针不仅可用于医学领域中的皮肤癌和黑色素瘤等疾病的早期筛查和诊断，还可拓展应用于其他与酪氨酸酶活性相关的疾病的检测；此外，通过合理设计和利用其他新型底物，该纳米探针有望成为检测其他几种酶的多功能工具，在生物医学研究、临床诊断和环境监测等领域具有广泛的应用前景。

技术特征：

1.一种双信号输出检测酪氨酸酶用上转换纳米探针，其特征在于：所述上转换纳米探针包括ucnps、酪胺和铁离子。

2.根据权利要求1所述的双信号输出检测酪氨酸酶用上转换纳米探针，其特征在于：所述铁离子来源于硫酸铁铵、氯化铁中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的双信号输出检测酪氨酸酶用上转换纳米探针，其特征在于：所述ucnps是以稀土氯化物、oa、ode、nh4f和naoh为原料通过溶剂热法制备得到。

4.根据权利要求3所述的双信号输出检测酪氨酸酶用上转换纳米探针，其特征在于：所述溶剂热法的反应温度为280~320℃，反应时间为30~90 min；

5.根据权利要求4所述的双信号输出检测酪氨酸酶用上转换纳米探针，其特征在于：所述ucnps具有核壳结构，以β-nayf4:yb,er为核，nayf4为壳。

6.根据权利要求5所述的双信号输出检测酪氨酸酶用上转换纳米探针，其特征在于，所述ucnps的制备方法包括以下步骤：

7.根据权利要求1~6任一项所述的双信号输出检测酪氨酸酶用上转换纳米探针，其特征在于：所述上转换纳米探针在激发波长980 nm、发射波长540~655 nm范围内进行荧光检测，在吸收波长400~700 nm范围内进行比色分析。

8.权利要求1~6任一项所述的上转换纳米探针在制备酪氨酸酶检测试剂中的应用。

9.权利要求1~6任一项所述的上转换纳米探针在构建酪氨酸酶检测用智能传感器中的应用。

10.一种智能传感器，包括权利要求1~6任一项所述的上转换纳米探针、980 nm激光器、比色皿、智能手机和3d打印配件。

技术总结本发明公开了一种双信号输出检测酪氨酸酶用上转换纳米探针及其应用，涉及纳米生物材料技术领域，所述上转换纳米探针包括UCNPs、酪胺和铁离子；所述UCNPs具有核壳结构，以β‑NaYF<subgt;4</subgt;:Yb,Er为核，NaYF<subgt;4</subgt;为壳；本发明所述上转换纳米探针通过整合荧光测定法和比色法的优势，形成了双信号自校准能力；该方法不仅利用了近红外光激发的UCL信号，大大提高了检测精度，而且通过比色反应为酪氨酸酶的检测提供了直观、便捷的方法；双信号输出检测方式有效缓解了信号波动，从而确保了酪氨酸酶分析的准确性和可靠性。技术研发人员：李康冉,朱佳伟受保护的技术使用者：淮北师范大学技术研发日：技术公布日：2025/1/6