CN102875626A - 一种具有表面拉曼增强活性的纳米星二聚体的制备方法 - Google Patents

一种具有表面拉曼增强活性的纳米星二聚体的制备方法 Download PDF

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Abstract

一种具有表面拉曼增强活性的纳米星二聚体的制备方法，属于材料化学技术领域。本发明包括金种合成，金纳米星合成，金纳米星分别修饰DNA1、DNA2，两种修饰后的金纳米星的组装，所合成的金纳米星为等离子共振体，通过互补DNA链的偶联，形成金纳米星二聚体结构；本发明提供了等离子金纳米星自组装的方法，制备出结构均一的金纳米星二聚体。

Description

一种具有表面拉曼增强活性的纳米星二聚体的制备方法
技术领域
一种具有表面拉曼增强活性的纳米星二聚体的制备方法，属于材料化学技术领域。
背景技术
拉曼光谱作为一种非弹性散射光谱，是通过对与入射光频率不同的散射光谱来分析分子的振动、转动，能够提供分子内部各种简正振动频率及有关振动能级方面的信息。传统的拉曼散射光谱信号较弱，作为信息读出手段往往缺乏高灵敏性。20世纪70年代中后期Au、Ag、Cu上表面增强拉曼散射（SERS）效应的发现与证实，给拉曼光谱的研究应用注入了新的活力。目前已有报道证实一些具有锐边和尖端结构的物质能够显著增强表面拉曼散射。因此，开发具有此类结构的拉曼基质是目前材料化学领域研究的热点。金纳米星作为一种新型纳米材料有着尖锐的边缘和尖端结构，有着良好的光学特性。其核结构与尖端结构有着各自的等离子共振吸收，是表面增强拉曼散射的理想基质。二聚体的金纳米星不仅具有单个金纳米星良好的基质结构，并且能够通过两者偶联形成的热点，使得粒子周围的电磁场进一步增强，从而表现出更强的拉曼信号。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有表面拉曼增强活性的纳米星二聚体的制备方法，包括金种合成，金纳米星合成，金纳米星分别修饰DNA1、DNA2，两种金纳米星的组装。本发明选择金纳米星为等离子共振体，通过互补DNA链的偶联，形成金纳米星二聚体结构。本发明提供了等离子金纳米星自组装的方法，制备出结构均一的金纳米星二聚体。
本发明的技术方案：一种具有表面拉曼增强活性的纳米星二聚体的制备方法，包括金种合成，金纳米星合成，金纳米星分别修饰DNA1、DNA2，金纳米星修饰拉曼信标分子，两种金纳米星的组装及表征。本发明选择金纳米星为等离子共振体，通过互补DNA链的偶联，形成金纳米星二聚体结构。工艺步骤：
（1）金种合成
采用柠檬酸三钠还原氯金酸合成金种
（2）金纳米星粒子的合成
采用种子生长法合成金纳米星
（3）金纳米星与DNA1、DNA2偶联
步骤（1）合成出的金纳米粒子分别与巯基修饰的DNA1、DNA2进行偶联形成AuNS-DNA1、AuNS-DNA2复合体。
（4）金纳米星修饰拉曼信标分子
采用步骤（3）修饰好的AuNS- DNA1与AuNS- DNA2复合体和拉曼信标分子4-氨基苯硫酚4-ATP进行偶联，制得AuNS- DNA1-ATP与AuNS- DNA2-ATP复合体；
（5）金纳米星二聚体组装及表征
将步骤（4）制备出的AuNS- DNA1-ATP与AuNS- DNA2-ATP复合体进行杂交，形成组装结构，并对此结构进行表征。
所述金种的合成：
洁净的三角烧瓶中加入48.75mL的Milli-Q 超纯水，而后向水中加入1.25mL的浓度为4g/L的氯金酸，加热，煮沸，紧接着加入1.2mL 质量浓度1%的柠檬酸三钠溶液，边加热边搅拌，溶液颜色从淡黄色变成红色，反应持续6-8min以使柠檬酸三钠完全沉降，冷却至室温后，向溶液中加入0.3g聚乙烯吡咯烷酮，搅拌过夜使其充分包裹在金纳米粒子上。最后将该溶液以6000rpm  离心40min，去上清，沉淀重悬于4mL乙醇中，即为金种溶液。
所述金纳米星粒子的合成：
准确称取1.5g聚乙烯吡咯烷酮（分子量10000）于洁净的三角烧瓶中，接着加入N,N-二甲基甲酰胺15mL，磁力搅拌30min使聚乙烯吡咯烷酮完全溶解。然后向溶液中加入0.082mL浓度为20g/L氯金酸，磁力搅拌8min后，立即加入0.05mL由步骤（1）制备的金种溶液，搅拌20min即可制得金纳米星。
所述金纳米星和DNA偶联：
将步骤（2）中制备的10mL金纳米星9000rpm，离心10min，浓缩至0.5mL，加入0.5mL含0.01M的SDS和0.05M NaCl的0.5×TBE溶液，混匀后4℃保藏，待用；
取上述步骤制备好的金纳米星各100μL，分别加入2μL 100μM的DNA1和DNA2，混匀，室温振摇反应12h；
将上述步骤中各反应溶液在8000rpm离心5min，弃上清，后用50μL的含0.01M的SDS和0.05M NaCl的0.5×TBE溶液分散沉淀， 4℃保藏、待用，制得AuNS- DNA1与AuNS- DNA2复合体。
所述金纳米星修饰拉曼信标分子：
分别取步骤（3）修饰好复合体AuNS- DNA1与AuNS- DNA2各100μL，各加入2μL的100μM的4-氨基苯硫酚ATP乙醇溶液反应12 h，8000rpm离心5min，弃上清，用100μL的含0.01M的SDS和0.05M NaCl的0.5×TBE溶液分散所制得的AuNS- DNA1-ATP与AuNS- DNA2-ATP复合体， 4℃保藏、待用。
所述金纳米星二聚体组装：
取步骤（4）中偶联好的金纳米星：AuNS- DNA1-ATP与AuNS- DNA2-ATP复合体各20μL，加入20μL含0.01M的SDS和0.05M NaCl的0.5×TBE溶液，振荡反应12 h；即可得到金纳米星二聚体。
所述DNA的编号、序列及长度如表1所示。
表1  DNA的编号、序列及长度
编号 序列(5’-3’) 长度
DNA1 TAGGAATAGTTATAAAAAAAAAAAA 25
DNA2 TTATAACTATTCCTAAAAAAAAAAA 25
注：本发明所使用的DNA均购自中国上海生工生物工程有限公司，并通过聚丙烯酰胺凝胶电泳进行纯化。
本发明的有益效果：本发明提供了等离子金纳米星自组装的方法，制备出结构均一的金纳米星二聚体。
附图说明
图1金纳米星二聚体的TEM图
图2金纳米星二聚体表面拉曼增强图谱。
具体实施方式
实施例1
所有的玻璃仪器都用王水浸泡过夜，双蒸水清洗，晾干备用。实验中使用的水均为18.2 MΩ的Milli-Q 超纯水。
金种合成
金种合成方案：洁净的三角烧瓶中加入48.75mL的水，而后向水中加入1.25mL的浓度为4g/L的氯金酸，加热，煮沸，紧接着加入1.2mL 质量浓度1%的柠檬酸三钠溶液，边加热边搅拌，溶液颜色从淡黄色变成红色，持续反应6min并冷却至室温，向溶液中加入0.3g聚乙烯吡咯烷酮，搅拌过夜使其充分包裹在金纳米粒子上。最后将该溶液以6000rpm  离心40min，去上清，沉淀重悬于4mL乙醇中，即为金种溶液。
金纳米星的合成
金纳米星的合成方案：准确称取1.5g聚乙烯吡咯烷酮（分子量10000）于洁净的三角烧瓶中，接着加入N,N-二甲基甲酰胺15mL，磁力搅拌30min使聚乙烯吡咯烷酮完全溶解。然后向溶液中加入0.082mL浓度为20g/L氯金酸，磁力搅拌8min后，立即加入0.09mL制得的金种溶液，搅拌20min即可制得粒径为80nm左右的金纳米星。
金纳米星和DNA偶联
金纳米星和DNA偶联方案：取制得的金纳米星5mL 9000rpm，离心10min，浓缩至0.5mL，加入0.5mL含0.01M的SDS和0.05M NaCl的0.5×TBE溶液，混匀后4℃保藏，待用；
取两管上述步骤浓缩好的金纳米星各100μL，分别加入2μL 100μM的DNA1和DNA2，混匀，室温振摇反应12h；
将上述步骤中各反应溶液在8000rpm离心5min，弃上清，后用50μL的含0.01M的SDS和0.05M NaCl的0.5×TBE溶液分散沉淀，4℃保藏、待用，制得AuNS- DNA1与AuNS- DNA2复合体。
金纳米星修饰拉曼信标分子
金纳米星修饰拉曼信标分子：分别取修饰好复合体AuNS- DNA1与AuNS- DNA2各100μL，各加入10μL的100μM的4-氨基苯硫酚ATP乙醇溶液反应12 h，8000rpm离心5min，弃上清，用100μL的含0.01M的SDS和0.05M NaCl的0.5×TBE溶液分散所制得的AuNS- DNA1-ATP与AuNS- DNA2-ATP复合体，4℃保藏、待用。
金纳米星二聚体组装
金纳米星二聚体组装方案：取偶联好的金纳米星：AuNS- DNA1-ATP与AuNS- DNA2-ATP复合体各20μL，加入20μL含0.01M的SDS和0.05M NaCl的0.5×TBE溶液，振荡反应12 h；即可得到金纳米星二聚体。
金纳米星二聚体的表征
电镜表征：分别取7μL的上述金纳米星二聚体滴加到碳膜支持的铜网上，在红外灯下进行干燥。投射电镜采用JEOL JEM-2100型号的电镜，其加速电压为200 kV。SERS表征：分别取100μL的上述样品加入到比色皿中，25℃表面拉曼增强仪器测定信号。
DNA1：5’-TAGGAATAGTTATAAAAAAAAAAAA-3’，
DNA2：5’-TTATAACTATTCCTAAAAAAAAAAA-3’。
 

Claims (1)

1.一种具有表面拉曼增强活性的纳米星二聚体的制备方法，包括金种合成，金纳米星合成，金纳米星分别修饰DNA1、DNA2，金纳米星修饰拉曼信标分子，两种修饰后的金纳米星的组装及表征，所合成的金纳米星为等离子共振体，通过互补DNA链的偶联，形成金纳米星二聚体结构；工艺步骤：
（1）金种合成
采用柠檬酸三钠还原氯金酸合成金种：洁净的三角烧瓶中加入48.75mL的Milli-Q 超纯水，而后向水中加入1.25mL的浓度为4g/L的氯金酸，加热，煮沸，紧接着加入1.2mL质量浓度1%的柠檬酸三钠溶液，边加热边搅拌，溶液颜色从淡黄色变成红色，反应持续6-8min以使柠檬酸三钠完全沉降，冷却至室温后，向溶液中加入0.3g聚乙烯吡咯烷酮，搅拌过夜使其充分包裹在金纳米粒子上，最后将该溶液以6000rpm离心40min，去上清，沉淀重悬于4mL乙醇中，即为金种溶液；
（2）金纳米星粒子的合成
采用种子生长法合成金纳米星：准确称取1.5g分子量10000的聚乙烯吡咯烷酮于洁净的三角烧瓶中，接着加入N,N-二甲基甲酰胺15mL，磁力搅拌30min使聚乙烯吡咯烷酮完全溶解，然后向溶液中加入0.082mL浓度为20g/L氯金酸，磁力搅拌8min后，立即加入0.05mL由步骤（1）制备的金种溶液，搅拌20min即可制得金纳米星；
（3）金纳米星与DNA1、DNA2偶联
步骤（2）合成出的金纳米星粒子分别与巯基修饰的DNA1、DNA2进行偶联形成AuNS-DNA1、AuNS-DNA2复合体；工艺为：
将步骤（2）中制备的10mL金纳米星9000rpm离心10min，浓缩至0.5mL，加入0.5mL含0.01M的SDS和0.05M NaCl的0.5×TBE溶液，混匀后4℃保藏，待用；
取制备好的金纳米星的TBE溶液2份，每份各100μL，分别加入2μL 100μM的DNA1和100μM的DNA2，混匀，室温振摇反应12h；
将各反应溶液在8000rpm离心5min，弃上清，沉淀用50μL的含0.01M的SDS和0.05M NaCl的0.5×TBE溶液分散沉淀，分别制得AuNS- DNA1与AuNS- DNA2复合体，4℃保藏、待用；
（4）金纳米星修饰拉曼信标分子
采用步骤（3）修饰好的AuNS- DNA1与AuNS- DNA2复合体分别和拉曼信标分子4-氨基苯硫酚4-ATP进行偶联，制得AuNS- DNA1-ATP与AuNS- DNA2-ATP复合体；
（5）金纳米星二聚体组装及表征
将步骤（4）制备出的AuNS- DNA1-ATP与AuNS- DNA2-ATP复合体进行杂交，形成组装结构，并对此结构进行表征：取步骤（4）中偶联好的金纳米星：AuNS- DNA1-ATP与AuNS- DNA2-ATP复合体各20μL，加入20μL含0.01M的SDS和0.05M NaCl的0.5×TBE溶液，振荡反应12 h；即制得金纳米星二聚体；
DNA1：5’-TAGGAATAGTTATAAAAAAAAAAAA-3’，
DNA2：5’-TTATAACTATTCCTAAAAAAAAAAA-3’。
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