本發(fā)明涉及植物學(xué)成像，具體涉及一種納米農(nóng)藥受激拉曼示蹤探針及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、二氧化硅納米顆粒是世界上應(yīng)用最廣泛的五種納米材料之一，年消費(fèi)量超過100萬噸。作為產(chǎn)量最高的納米粉末之一，介孔納米二氧化硅具有獨(dú)特的物理和化學(xué)性質(zhì)，具有較大的比表面積，表面易修飾，可被用來作為農(nóng)藥緩釋載體以及響應(yīng)型農(nóng)藥精準(zhǔn)控釋，且已取得了大量研究成果。然而，植物對納米二氧化硅負(fù)載型納米農(nóng)藥的吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制尚未被揭示，這決定了其在植物中的應(yīng)用安全性，但是在植物中如何追蹤納米農(nóng)藥是當(dāng)前面臨的重要技術(shù)挑戰(zhàn)。

2、現(xiàn)有的研究中，追蹤納米二氧化硅負(fù)載型納米農(nóng)藥的方法主要是熒光標(biāo)記法，例如，有研究在番茄、玉米、水稻、小麥中追蹤到fitc標(biāo)記的納米二氧化硅。然而，一些植物內(nèi)源物質(zhì)的背景熒光使得納米二氧化硅的熒光可視化變得復(fù)雜。且用于熒光觀察時(shí)，取樣往往是破壞性的，因此熒光標(biāo)記通常無法實(shí)現(xiàn)原位追蹤。除熒光標(biāo)記外，掃描電鏡和透射電鏡結(jié)合能譜可以觀察到無標(biāo)記的納米二氧化硅，然而制樣的復(fù)雜性也使得無法實(shí)現(xiàn)原位追蹤。此外，上述技術(shù)通常僅針對納米二氧化硅載體的示蹤，而納米二氧化硅負(fù)載型納米農(nóng)藥是一個(gè)復(fù)合體系，除載體外，還包括所負(fù)載的農(nóng)藥，在進(jìn)入植物體后兩者可能會分離，當(dāng)前尚未見可同時(shí)原位示蹤農(nóng)藥和納米二氧化硅載體的技術(shù)。

3、拉曼成像技術(shù)可解決當(dāng)前面臨的技術(shù)難題，通過對物質(zhì)獨(dú)特的分子振動指紋成像來反應(yīng)該物質(zhì)的分布，可實(shí)現(xiàn)對具有不同特征指紋的多種物質(zhì)的同步正交成像。然而拉曼散射是一種微弱的效應(yīng)，當(dāng)前主要是通過一些增強(qiáng)手段來實(shí)現(xiàn)其在食品安全檢測和分子成像等領(lǐng)域的應(yīng)用，例如表面增強(qiáng)拉曼技術(shù)等，這些增強(qiáng)手段往往使得材料變得復(fù)雜。受激拉曼是當(dāng)泵浦光和斯托克斯光的頻差與分子的振動頻率匹配時(shí)，自發(fā)散射過程轉(zhuǎn)變?yōu)槭芗み^程，泵浦光的強(qiáng)度降低，斯托克斯光的強(qiáng)度增大，可實(shí)現(xiàn)高靈敏、高分辨和高速度的生物成像，該技術(shù)不易受到虛假背景的干擾。

4、鑒于上述缺陷，本發(fā)明創(chuàng)作者經(jīng)過長時(shí)間的研究和實(shí)踐終于獲得了本發(fā)明。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有的納米農(nóng)藥追蹤技術(shù)無法實(shí)現(xiàn)對農(nóng)藥和納米載體的同步追蹤的問題，提供了一種納米農(nóng)藥受激拉曼示蹤探針及其制備方法和應(yīng)用。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明公開了一種納米農(nóng)藥受激拉曼示蹤探針的制備方法，包括以下步驟：

3、s1，介孔納米二氧化硅的合成

4、向ctab中加入去離子水，超聲形成膠束體系，水浴加熱至55℃，在攪拌過程中依次緩慢加入氨水、正硅酸乙酯、乙酸乙酯，持續(xù)水浴攪拌后離心，沉淀洗滌、干燥、煅燒，得到介孔納米二氧化硅；

5、s2，介孔納米二氧化硅的氰基化

6、將步驟s1中得到的介孔納米二氧化硅，超聲分散于無水乙醇中，油浴加熱至100℃，攪拌下緩慢滴加2-氰乙基三乙氧硅烷，反應(yīng)8h后離心取沉淀，洗滌干燥得到氰基化介孔納米二氧化硅；

7、s3，氰基化介孔納米二氧化硅負(fù)載啶蟲脒

8、將啶蟲脒溶于20％甲醇-水溶液中，制成啶蟲脒溶液，將步驟s2中得到的氰基化介孔納米二氧化硅分散于啶蟲脒溶液中，室溫下振蕩，離心取沉淀，超純水洗滌后干燥得到負(fù)載啶蟲脒的介孔納米二氧化硅，即納米農(nóng)藥受激拉曼示蹤探針。

9、所述步驟s1中，ctab的用量為100mg，去離子水的體積為120ml，加入的氨水、正硅酸乙酯、乙酸乙酯的體積比為0.2～3:1:5。

10、所述步驟s1中，水浴攪拌時(shí)間為6h，離心力為8000r/min。

11、所述步驟s1中，干燥溫度為60℃，煅燒溫度為550℃，煅燒時(shí)間為6h。

12、所述步驟s2中，介孔納米二氧化硅的用量為100mg，無水乙醇的體積為100ml，滴加的2-氰乙基三乙氧硅烷的體積為200μl。

13、所述步驟s3中，啶蟲脒溶液的濃度為4mg/ml，氰基化介孔納米二氧化硅的用量為40mg。

14、本發(fā)明還公開了采用上述制備方法制得的納米農(nóng)藥受激拉曼示蹤探針以及這種納米農(nóng)藥受激拉曼示蹤探針在植物成像中的應(yīng)用。

15、該納米農(nóng)藥受激拉曼示蹤探針包括介孔納米二氧化硅載體和負(fù)載的農(nóng)藥啶蟲脒，其中載體經(jīng)氰基化后在生物大分子拉曼靜默區(qū)(1800～2800cm-1)具有氰基的特征峰，農(nóng)藥啶蟲脒本身分子內(nèi)部氰基也在拉曼靜默區(qū)具有拉曼特征峰，雖同樣是氰基，但所處的化學(xué)環(huán)境不同，使其拉曼特征峰有所偏差(分別在2257cm-1和2180cm-1附近)，正是這種偏差可實(shí)現(xiàn)通過其各自氰基的拉曼指紋來進(jìn)行拉曼成像，同步識別這兩種物質(zhì)，用以在植物體內(nèi)示蹤納米農(nóng)藥載體和所負(fù)載農(nóng)藥的去向，因其施用后，啶蟲脒在植物體內(nèi)會緩慢釋放而與載體分離，故需要分別追蹤，而當(dāng)前傳統(tǒng)的標(biāo)記和示蹤技術(shù)很難實(shí)現(xiàn)。

16、由于自發(fā)拉曼光譜信號較弱，往往需要運(yùn)用有效的增強(qiáng)手段來提高成像的時(shí)間與空間分辨率。當(dāng)前常采用的是對成像材料本身進(jìn)行增強(qiáng)，例如表面增強(qiáng)拉曼光譜技術(shù)，但這無疑增加了材料的復(fù)雜性。受激拉曼技術(shù)是當(dāng)泵浦光和斯托克斯光的頻差與分子的振動頻率匹配時(shí)，自發(fā)散射過程轉(zhuǎn)變?yōu)槭芗み^程，泵浦光的強(qiáng)度降低，斯托克斯光的強(qiáng)度增大，該技術(shù)不易受到虛假背景的干擾，效率能夠提高4～6個(gè)數(shù)量級，可實(shí)現(xiàn)高靈敏、高分辨和高速度的受激拉曼生物成像，因此能夠在材料不進(jìn)行增強(qiáng)，無大分子標(biāo)簽的條件下，在植物體內(nèi)實(shí)現(xiàn)對納米農(nóng)藥載體及所負(fù)載農(nóng)藥的快速追蹤。

17、與現(xiàn)有技術(shù)比較本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明以啶蟲脒為農(nóng)藥模型，將其負(fù)載在氰基化介孔納米二氧化硅中，基于受激拉曼技術(shù)，以啶蟲脒和氰基化介孔納米二氧化硅各自的特征指紋進(jìn)行拉曼成像，可實(shí)現(xiàn)對農(nóng)藥和納米載體的同步追蹤，該技術(shù)無需對材料進(jìn)行拉曼信號增強(qiáng)，無需對農(nóng)藥進(jìn)行標(biāo)記，即可實(shí)現(xiàn)納米農(nóng)藥復(fù)合體在植物中的追蹤。。

技術(shù)特征：

1.一種納米農(nóng)藥受激拉曼示蹤探針，其特征在于，包括以下步驟：

2.如權(quán)利要求1所述的一種納米農(nóng)藥受激拉曼示蹤探針，其特征在于，所述步驟s1中，ctab的用量為100mg，去離子水的體積為120ml，加入的氨水、正硅酸乙酯、乙酸乙酯的體積比為0.2～3:1:5。

3.如權(quán)利要求1所述的一種納米農(nóng)藥受激拉曼示蹤探針，其特征在于，所述步驟s1中，水浴攪拌時(shí)間為6h，離心力為8000r/min。

4.如權(quán)利要求1所述的一種納米農(nóng)藥受激拉曼示蹤探針，其特征在于，所述步驟s1中，干燥溫度為60℃，煅燒溫度為550℃，煅燒時(shí)間為6h。

5.如權(quán)利要求1所述的一種納米農(nóng)藥受激拉曼示蹤探針，其特征在于，所述步驟s2中，介孔納米二氧化硅的用量為100mg，無水乙醇的體積為100ml，滴加的2-氰乙基三乙氧硅烷的體積為200μl。

6.如權(quán)利要求1所述的一種納米農(nóng)藥受激拉曼示蹤探針，其特征在于，所述步驟s3中，啶蟲脒溶液的濃度為4mg/ml，氰基化介孔納米二氧化硅的用量為40mg。

7.一種采用如權(quán)利要求1～6任一項(xiàng)所述的制備方法制得的納米農(nóng)藥受激拉曼示蹤探針。

8.一種如權(quán)利要求7所述的納米農(nóng)藥受激拉曼示蹤探針在植物成像中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及植物學(xué)成像技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種納米農(nóng)藥受激拉曼示蹤探針及其制備方法和應(yīng)用，以啶蟲脒為農(nóng)藥模型，將其負(fù)載在氰基化介孔納米二氧化硅中，基于受激拉曼技術(shù)，以啶蟲脒和氰基化介孔納米二氧化硅各自的特征指紋進(jìn)行拉曼成像，可實(shí)現(xiàn)對農(nóng)藥和納米載體的同步追蹤，該技術(shù)無需對材料進(jìn)行拉曼信號增強(qiáng)，無需對農(nóng)藥進(jìn)行標(biāo)記，即可實(shí)現(xiàn)納米農(nóng)藥復(fù)合體在植物中的追蹤。

技術(shù)研發(fā)人員：侯如燕,王晴,肖金京
受保護(hù)的技術(shù)使用者：安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9