CN102701265A - 一种近红外发光的硫化银量子点的水相制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于功能纳米材料技术领域，具体为一种近红外发光的硫化银量子点的水相制备方法。该制备方法为常温常压水相制备，以硝酸银，牛血清白蛋白，硫化钠为原料，通过蛋白质对纳米材料成核和生长进行调控，然后通过半透膜透析以除去未反应的离子，得到了可以稳定存在于水溶液中的超小尺寸（小于10纳米）硫化银量子点。本发明制备过程采用水作为溶剂，条件温和，可操作性强，在极温和的反应条件下得到了具有较小尺寸，较好发光窗口和较好生物相容性的量子点，此量子点有望在生物活体成像方面具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于功能纳米材料技术领域，具体的说，涉及一种近红外发光的硫化银量子点的水相制备方法。
背景技术
近红外量子点特别是近红外 
区窗口（1.0~1.4 μm）用于活体成像十分理想。一方面，在该波长范围内组织自发光信号低，且组织光散射和吸收也很低，能够得到较大组织穿透深度的光学信号，且由于近红外发光为非电离辐射，故对生物组织的伤害较小；另一方面，近红外成像技术可具有较高的分辨率和灵敏度。因此，近年来近红外发光量子点的合成和应用受到越来越多的关注。
目前，合成得到的在近红外区发光的量子点主要为含Pb，Cd，Hg的化合物如PbS , PbSe, CdHgTe等，这些化合物进入生物组织后会以离子形式释放出重金属离子，对生物组织造成伤害。另一方面，目前量子点的合成方法大都在有机相中合成，而当其作用于生物体时，需要经过配体交换将其转移至水相，然而在配体交换过程中，量子点尺寸增大，且发光强度减弱甚至淬灭。因此，在水溶液中合成不含Pb，Cd，Hg的量子点具有十分重要的意义。
发明内容
本发明目的在于提供一种反应条件温和、绿色、节能的合成近红外发光的硫化银量子点的方法，用于量产近红外硫化银量子点。
本发明提供的合成近红外发光的硫化银量子点的方法，是一种水相制备方法，具体步骤如下：
用双蒸水配制质量比浓度为0.5%-2%的牛血清白蛋白溶液；将浓度为0.1~10mmol/L的一价银离子逐滴滴加至搅动的牛血清白蛋白溶液中，避光反应过夜，得到反应溶液1；
然后向反应溶液1中滴加浓度为0.1~10 mmol/L硫离子水溶液，控制滴加速度为100～480μL/min，滴加完毕后，25℃-70℃继续反应，待反应结束后，得到反应溶液2；
将反应溶液2置于截留分子量为100KDs的半透膜透析袋中进行透析，再经冷冻干燥，得到黑色固体粉末。
本发明中，银离子和硫离子的摩尔比优选为1:1～3。
本发明中，银离子水溶液优选为硝酸银水溶液。
本发明中，硫离子水溶液优选为硫化钠或者硫代乙酰胺水溶液。
本发明中，透析的具体过程为：将反应溶液2置于超纯水浸泡过的半透膜透析袋中（MWCO（截留分子量）= 100KDs），两端密封后，置于1 L蒸馏水中进行透析，以除去未参加反应的离子；蒸馏水每6小时更换一次，透析2天，得到产物溶液；反应产物通过冷冻干燥（-70摄氏度），得到干燥的黑色固体粉末。
本发明得到的近红外发光的硫化银量子点尺寸小于10nm。
本发明具有的有益效果是：
1、反应条件温和，绿色，节能，可以用于量产近红外硫化银量子点；
2、无需特殊实验装置，操作步骤简单；
3、产物具有超小的粒径；
4、最终产物在蒸馏水和磷酸缓冲液中具有很好的分散性；
5、产物在近红外
区具有优良的发光性质，且具有较好的生物相容性，有望作为生物标签用于活体成像；
总之，本发明采用生物相容性较好的蛋白质为模板，硫化银为主体材料，在水溶液中得到了较小尺寸的，发光在近红外
区的量子点，且该量子点具有较好的生物相容性，有望作为生物标签用于活体成像。
附图说明
图1 是本发明实施例1合成的硫化银量子点透射电子显微镜照片（TEM）。
图2是本发明实施例1合成的硫化银量子点在70度陈化12小时后的X射线粉末衍射（XRD）图谱。
图3是本发明实施例1合成的硫化银量子点的X射线光电子能谱（XPS）图谱。
图4 是本发明实施例1合成的硫化银量子点的紫外光谱图。
图5是本发明实施例1合成的硫化银量子点的荧光光谱图。
图6是本发明实施例1合成的硫化银量子点对正常细胞性HIEC细胞毒性考察图。
图7是本发明实施例1合成的硫化银量子点血液相容性考察图。
图8是本发明实施例2合成的硫化银量子点透射电子显微镜照片（TEM）。
图9 是本发明实施例2合成的硫化银量子点的荧光光谱图。
图10是本发明实施例3合成的硫化银量子点透射电子显微镜照片（TEM）。
图11是本发明实施例3合成的硫化银量子点的荧光光谱图。
具体实施方式
实施例1
1. 用双蒸水配制质量比浓度为0.5%牛血清白蛋白溶液50ml；硝酸银（1mmol/L， 25ml）逐滴滴加至搅动速度为30转/分钟的牛血清白蛋白溶液中，25℃避光反应过夜，得到反应溶液1；硫化钠（3mmol/L， 25ml）置于注射泵上的注射器中，并以480 μL/min的速度滴加至搅拌速度为50转/分钟的反应溶液1，滴加完毕后，反应继续进行10min，反应结束，得到反应溶液2；将50 mL反应溶液2至于超纯水浸泡过的半透膜透析袋中（MWCO（截留分子量）= 100KDs），两端密封后，置于1 L蒸馏水中进行透析，以除去未参加反应的离子；蒸馏水每6小时更换一次，透析2天，得到产物溶液；上述操作均在25℃进行；最终反应产物通过冷冻干燥（-70℃），得到干燥的黑色固体粉末。
使用前产物粉末可重新分散于蒸馏水或磷酸缓冲盐中。
2. 性能测试：将实施例1得到的硫化银近红外量子点进行了形貌和成分确定表征，具体表征手段有透射电子显微镜，X射线粉末衍射，X射线光电子能谱。如图1所示为透射电子显微镜图，图中标尺为20nm,得到产物直径为3.9±0.72nm的单斜晶系α-硫化银晶体。
紫外-可见-近红外光谱扫描表明，得到产物从近红外到紫外区均有吸收；近红外荧光光谱仪（激发光为650 nm，检测范围900~1700nm）测试所得材料在1150 nm处有明显发射峰。细胞毒性和溶血实验表明所得材料具有较好的生物相容性。
实施例2
1. 用双蒸水配制质量比浓度为1%的牛血清白蛋白溶液50ml；硝酸银（1mmol/L， 25ml）逐滴滴加至搅动速度为30转/分钟的牛血清白蛋白溶液中，25℃避光反应过夜，得到反应溶液1；硫代乙酰胺（0.3mmol/L， 25ml）置于注射泵上的注射器中，并以100 μL/min的速度滴加至搅拌速度为50转/分钟的反应溶液1，滴加完毕后，反应继续进行10min，反应结束，得到反应溶液2；将50 mL反应溶液2置于超纯水浸泡过的半透膜透析袋中（MWCO（截留分子量）= 100KDs），两端密封后，置于1 L蒸馏水中进行透析，以除去未参加反应的离子；蒸馏水每6小时更换一次，透析2天，得到产物溶液；上述操作均在25℃进行。最终反应产物通过冷冻干燥（-70℃），得到干燥的黑色固体粉末。
使用前产物粉末可重新分散于蒸馏水或磷酸缓冲盐中。
2. 性能测试：将实施例2具体得到的硫化银近红外量子点进行了形貌和荧光光谱分析具体分别采用透射电子显微镜和近红外荧光光谱仪（激发光为650 nm，检测范围900~1700nm）对所得硫化银纳米晶溶液进行测试。实验结果表明，所得硫化银量子点尺寸为2.0±0.63 nm，荧光光谱发射峰为1050nm。
实施例3
1. 用双蒸水配制质量比浓度为2%牛血清白蛋白溶液50ml；硝酸银（1mmol/L， 25ml）逐滴滴加至搅动速度为30转/分钟的牛血清白蛋白溶液中，30℃避光反应过夜，得到反应溶液1；硫化钠（3mmol/L，25ml）置于注射泵上的注射器中，并以100 μL/min的速度滴加至搅拌速度为50转/分钟的反应溶液1，滴加完毕后，反应升温至70℃，并保持2h，反应结束，得到反应溶液2；待反应溶液冷却至室温后，将50 mL反应溶液2置于超纯水浸泡过的半透膜透析袋中（MWCO（截留分子量）= 100KDs），两端密封后，置于1 L蒸馏水中进行透析，以除去未参加反应的离子；蒸馏水每6小时更换一次，透析2天，得到产物溶液；最终反应产物通过冷冻干燥（-70℃），得到干燥的黑色固体粉末。
使用前产物粉末可重新分散于蒸馏水或磷酸缓冲盐中。
2. 性能测试：将实施例3具体得到的硫化银近红外量子点进行了形貌和荧光光谱分析，具体分别采用透射电子显微镜和近红外荧光光谱仪（激发光为650 nm，检测范围900~1700nm）对所得硫化银纳米晶溶液进行测试。实验结果表明，所得硫化银量子点尺寸为7.2±0.92 nm，荧光光谱发射峰为1294nm。
Claims (5)
1.一种近红外发光的硫化银量子点的水相制备方法，其特征在于具体步骤如下：
将浓度为0.1~10mmol/L银离子水溶液逐滴滴加至浓度为0.5wt%~2wt%牛血清白蛋白溶液中，避光反应过夜；然后向其中滴加浓度为0.1~10 mmol/L硫离子水溶液，控制滴加速度为100～480μL/min，滴加完毕后，25℃-70℃继续反应；反应结束后将反应混合溶液置于截留分子量为100KDs的半透膜透析袋中进行透析，再经冷冻干燥，得到黑色固体粉末。
2.根据权利要求1所述的硫化银量子点的水相制备方法，其特征在于：银离子和硫离子的摩尔比为1:（1～3）。
3.根据权利要求1所述的硫化银量子点的水相制备方法，其特征在于：银离子水溶液为硝酸银水溶液。
4.根据权利要求1所述的硫化银量子点的水相制备方法，其特征在于：硫离子水溶液为硫化钠或者硫代乙酰胺水溶液。
5.根据权利要求1所述的制备方法得到的近红外发光的硫化银量子点，其特征在于，量子点尺寸小于10nm。
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Granted publication date: 20140507 Termination date: 20170621 |