CN102701147A - 蛋白核糖核酸酶修饰的硫化铜纳米材料的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种蛋白核糖核酸酶修饰的硫化铜纳米材料的制备方法，该方法首先制备螯合溶液，利用蛋白核糖核酸酶蛋白晶体的氨基酸基团与半导体金属离子交联结合，然后加入硫源，并通过以蛋白晶体蔟为骨架，通过反应体系中过量的铜和硫离子结合驱动硫化铜纳米粒子不断生长，控制反应的时间和反应物的浓度制备出球纳米结构。本发明硫化铜球纳米结构对光电转换、光催化、药物缓释和基因载体等多学科专业有重要的促进作用。本发明方法操作简单，条件温和，成本低且环境友好，合成的产物硫化铜纳米球具有的水溶性和稳定性，生物相容好，是一种制备功能纳米材料的简单方法。

Description

蛋白核糖核酸酶修饰的硫化铜纳米材料的制备方法

技术领域

本发明涉及一种蛋白核糖核酸酶蛋白晶体修饰硫化铜纳米球的制备方法，属于功能材料和药物治疗材料。

背景技术

半导体硫化物材料由于独特的光、电、热特性，在光学导体，医学成像，太阳能电池中一直有着广泛的应用。尽管半导体硫化物制备、尺寸和形貌控制一直是研究的难点，但是由于纳米材料相对其他材料效应有着不可媲美的纳米尺度效应如具有更大的比表面积，更大的stock位移等特点。最新的研究表明，半导体量子点如硫化铜，硫化银和硫化铅等具有很好的近红外波段吸收光学特性，是一种理想的生物医学成像的材料，以及纳米半导体硫化物与氧化钛构成的纳米太阳能电池具有较高的光电转化率，在能源利用方面具有广阔的前景，因而如何调控半导体硫化物到纳米尺度成为令人瞩目的研究热点。

纳米结构材料由于特殊的纳米尺寸结构，常常表现出与其他材料和颗粒材料不同的磁学、光学、表面性能而被广泛的应用于药物缓释胶囊、催化剂、基因载体等领域，越来越受到人们的关注。纳米结构合成一般是模板法，所用的反应模板包括聚乙烯、细菌、嵌段共聚物、硅胶、聚和物乳液和乳液胶团。但是这些方法一般需要复杂的反应步骤和苛刻的反应条件，而且一般得到的纳米材料都是微米级别。

硫化铜是一种典型的半导体化合物，已经被广泛用在各种光线和电子设备上，如光敏电阻，光电探测器，太阳能电池等。由于潜在的光学和电学特性，科学工作者已经对此有着广泛的研究，硫化铜量子点，硫化铜纳米球等相继被水热溶剂法合成出来。

纳米材料蛋白晶体生长法是一种最新出现的绿色合成法，由于蛋白晶体的存在，是纳米粒子首先与蛋白的氨基酸活性位点结合，能有效降低纳米材料合成速率，使能通过时间调控得到不同粒径和特性的纳米材料，同时也能加清楚的研究纳米材料合成机制，为后面可控合成其他功能纳米材料特供理论支持。目前，金、铜等纳米粒子通过溶菌酶蛋白晶体已经生长得到。更重要的是，基于蛋白晶体高度有效的空间结构和空间构象，蛋白晶体一般被认为是多孔纳米材料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种蛋白核糖核酸酶修饰的硫化铜纳米材料的制备方法，该方法通过简单的蛋白晶体生长制备硫化铜纳米材料。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：首先制备螯合溶液，利用蛋白核糖核酸酶蛋白晶体的氨基酸基团与半导体金属离子交联结合，然后加入硫源，并通过以蛋白晶体蔟为骨架，通过反应体系中过量的铜和硫离子结合驱动硫化铜纳米粒子不断生长，控制反应的时间和反应物的浓度制备出结构独特的纳米结构。

本发明的制备方法具体为：将10-100mmol的硫源加入预先配置好的铜源和蛋白核糖核酸酶的螯合溶液中，放置在恒温装置中，控制反应温度(室温-120℃)、时间(1-100分钟)、PH值(5.5-12)得到硫化铜纳米球。

所述硫化铜纳米球均由直径为100-500nm的颗粒组成。

所述的铜源是指硫酸铜，氯酸铜，碘酸铜或氟化铜中的一种或其混合。

所述的硫源是指硫脲、硫代乙酰胺、硫代乙醇酸或十二硫醇的一种或其混合。

所述的核糖核酸是指RNase A、BS-RNase、RC-RNase或Onconase中的一种或其混合。

所述的铜源和蛋白核糖核酸酶的螯合溶液是指在常温常压下，以水为溶剂，将浓度为10nmol-200ml的铜源和溶度0.1-50mg/L的核糖核酸酶加入混合，搅拌0-3小时，调节pH值至5.5-12，形成的螯合溶液。

本发明上述方法制备的蛋白核糖核酸酶修饰的硫化铜纳米材料，均由直径100-500nm的颗粒组成，并都有一层蛋白薄膜包裹。该纳米球生物安全性高，环境友好，颗粒大小均一，表面光滑，分散性好。

本发明基于背景技术中所述的理论，利用蛋白晶体特色的纳米中空结构的优势，以此为模板，制备微结构、表面态、尺寸、维度和形貌可控的半导体纳米材料，通过对所合成的纳米材料的光学性质研究，获得尺寸、形貌和性质可调，在光电和生物医药具有潜在应用价值的纳米材料。

本发明方法操作简单，条件温和，成本低且环境友好，合成的产物硫化铜纳米材料具有的水溶性和稳定性，生物相容好，是一种制备功能纳米材料的简单方法。

具体实施方式

下面对本发明的实施做详细说明，本实例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施。

本发明以下实施例中的原料均为现有常用原料，可以直接通过商家购买获得。本发明以下实施例中没有特别说明的操作，均可以采用现有常规技术手段。

实施例1

以水为溶剂，将5毫升50毫摩尔/升的硝酸铜和5毫升12.5毫克/升的核糖核酸酶混合，调节pH值到5.5，25摄氏度下搅拌3分钟。然后加入5毫升10毫摩尔/升硫化钠，在25摄氏度下搅拌反应5分钟，然后将此溶液移至恒温箱保持室温反应100分钟，得到直径100-200nm硫化铜纳米球。

实施例2

以水为溶剂，将5毫升100毫摩尔/升的硝酸铜和5毫升12.5毫克/升的核糖核酸酶混合，调节pH值到8，25摄氏度下搅拌30分钟。然后加入5毫升100毫摩尔/升硫化乙酰胺，在25摄氏度下搅拌反应5分钟，然后将此溶液移至恒温箱保持60摄氏度反应30分钟，得到直径100-200nm硫化铜纳米球。

实施例3

以水为溶剂，将5毫升200毫摩尔/升的氯酸铜和5毫升50毫克/升的核糖核酸酶混合，调节pH值到12，25摄氏度下搅拌60分钟。然后加入5毫升50毫摩尔/升硫脲和硫代乙酸铵的混合物，在25摄氏度下搅拌反应5分钟，然后将此溶液移至恒温箱保持90摄氏度反应20分钟天，得到直径100-300nm硫化铜纳米球。

实施例4

以水为溶剂，将5毫升50毫摩尔/升的硝酸铜和氯酸铜的混合物和5毫升0.1毫克/升的核糖核酸酶混合，调节pH值到8，25摄氏度下搅拌180分钟。然后加入5毫升50毫摩尔/升硫脲，在25摄氏度下搅拌反应5分钟，然后将此溶液移至恒温箱保持120摄氏度反应10分钟，得到直径100-500nm硫化铜纳米球。

对所制备的硫化铜粉末进行透射电镜(TEM)，扫描电镜(SEM)测定观察结构和形貌，结果表明，所得产物呈球状结构。所得纳米球均由直径为100-500nm的颗粒组成并都有一层蛋白薄膜包裹，说明实现了功能纳米球在蛋白晶体体内组装与生长而成。

综上，本发明利用蛋白晶体特色的纳米结构的优势，以此为模板，制备出结构新颖独特的纳米材料。这种纳米结构对光电转换、光催化、药物缓释和基因载体等多学科专业有重要的促进作用。本发明方法操作简单，条件温和，成本低且环境友好，合成的产物硫化铜纳米材料具有的水溶性和稳定性，生物相容好，是一种制备功能纳米材料的简单方法，所得的纳米材料具有特殊的结构，因此拥有巨大的应用前景。

应当理解的是，以上为本发明的一部分实施例，本发明还有其他的实现方式，比如：铜源是指硫酸铜，氯酸铜，碘酸铜或氟化铜中的一种或其混合；硫源是指硫脲、硫代乙酰胺、硫代乙醇酸或十二硫醇的一种或其混合；核糖核酸是指RNase A、BS-RNase、RC-RNase或Onconase中的一种或其混合；这些物质的变换以及其他一些参数的变换，对于本领域的技术人员来说是非常容易实现的，不再一一给出实施例进行说明。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (6)

1.一种蛋白核糖核酸酶修饰的硫化铜纳米材料的制备方法，其特征在于：将10-100mmol的硫源加入预先配置好的铜源和蛋白核糖核酸酶的螯合溶液中，放置在恒温装置中，控制反应温度在室温-120℃、时间在1-100分钟、PH值在5.5-12之间，得到硫化铜纳米球；所述的铜源是指硝酸铜，氯酸铜，碘酸铜或氟化铜中的一种或其混合。

2.如权利要求1所述的蛋白核糖核酸酶修饰的硫化铜纳米材料的制备方法，其特征在于：所述的硫源是指硫脲、硫代乙酰胺、硫代乙醇酸或十二硫醇的一种或其混合。

3.如权利要求1所述的蛋白核糖核酸酶修饰的硫化铜纳米材料的制备方法，其特征在于：所述的核糖核酸是指RNase A、BS-RNase、RC-RNase或Onconase中的一种或其混合。

4.如权利要求1-3任一项所述的蛋白核糖核酸酶修饰的硫化铜纳米材料的制备方法，其特征在于：所述的铜源和蛋白核糖核酸酶的螯合溶液是指在常温常压下，以水为溶剂，将浓度为10nmol-200ml的铜源和溶度0.1-50mg/L的核糖核酸酶加入混合，调节pH值至5.5-12，形成的螯合溶液。

5.如权利要求4所述的蛋白核糖核酸酶修饰的硫化铜纳米材料的制备方法，其特征在于：所述混合时进行搅拌，搅拌时间为0-3小时。

6.一种采用权利要求1-5所述方法制备的蛋白核糖核酸酶修饰的硫化铜纳米材料，其特征在于：所述纳米球均由直径为100-500nm的颗粒组成并都有一层蛋白薄膜包裹。