CN105199717A - 2-巯基咪唑-牛血清白蛋白-金纳米团簇荧光材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种<b>2-</b><b>巯基咪唑</b><b>-</b><b>牛血清白蛋白</b><b>-</b><b>金纳米团簇荧光材料及其制备方法，</b>以氯金酸、2-巯基咪唑、牛血清白蛋白为原料一步合成水溶性金纳米团簇荧光材料。将牛血清白蛋白与氯金酸溶液混合均匀，然后加入氢氧化钠溶液和2-巯基咪唑溶液，振摇混匀，反应一定时间得到2-巯基咪唑-牛血清白蛋白-金纳米团簇，金纳米团簇荧光材料水溶液冷冻干燥后可得到金纳米团簇荧光材料粉末，具有制备快速、简单、环保等优点。所合成的2-巯基咪唑-牛血清白蛋白-金纳米团簇显示出强烈的红色荧光（最大发射波长为670nm），斯托克斯位移大（255nm），水溶性好，既有较高的稳定性等优点。
Description
技术领域
本发明涉及2-巯基咪唑-牛血清白蛋白-金纳米团簇荧光材料及其制备方法，属于纳米技术领域。
背景技术
近年来，荧光纳米材料作为荧光标记物在生物学中的应用备受关注。目前为止，研究人员已经开发出了半导体量子点、染料掺杂纳米粒子、碳纳米点等多种不同类型的荧光纳米材料。原子簇化学是当前材料科学、有机金属化学等学科中最前沿的领域之一。所谓团簇，就是一类具有3个或3个以上原子直接键合而成的核心，外围包裹一层有机小分子的原子簇合物，又被称为单层保护团簇。近年来，金纳米团簇（goldnanoclusters,AuNCs），作为一种新型的荧光纳米材料备受关注。由于其尺寸接近于电子的费米波长，连续的能态性质分裂为离散的能态，并出现类似分子的尺寸依赖效应。与小分子荧光染料和荧光蛋白相比，金纳米团簇材料用作荧光探针具有光物理性质好、比表面积大、表面易于修饰以及荧光性质可调等优点。因此在化合物检测、生物传感与成像、光电子学和纳米医学等领域有着广泛的应用前景。
金纳米团簇荧光材料的制备技术主要包括化学还原法、反相微乳液法、模板合成法单分子层保护技术和配体蚀刻法等。其中单分子层保护技术是一种简易温和的团簇合成方法，利用含一定官能团的小分子作为保护基，在团簇表面形成保护层，从而稳定金纳米团簇，使其不易团聚。近几十年来，国内外的研究者们提出了多种不同的方法制备高荧光量子产率、水溶性好、发光颜色可调的金纳米团簇。
本发明以氯金酸、2-巯基咪唑、牛血清白蛋白为原料一步合成水溶性金纳米团簇荧光材料。牛血清白蛋白作为稳定剂，2-巯基咪唑为还原剂和修饰剂控制金纳米团簇的形成。所制备出的2-巯基咪唑-牛血清白蛋白-金纳米团簇具有强烈的红色荧光，斯托克斯位移大，水溶性好。
发明内容
本发明的目的是提供一种2-巯基咪唑-牛血清白蛋白-金纳米团簇荧光材料及其以2-巯基咪唑为还原剂和修饰剂，以牛血清白蛋白为稳定剂一步合成金纳米团簇荧光材料的方法。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：本发明所述的2-巯基咪唑-牛血清白蛋白-金纳米团簇荧光材料的制备方法，其特征是它由以下步骤制成：将牛血清白蛋白与氯金酸溶液混合均匀，然后加入氢氧化钠溶液和2-巯基咪唑溶液，振摇混匀，反应一定时间得到2-巯基咪唑-牛血清白蛋白-金纳米团簇，金纳米团簇荧光材料水溶液冷冻干燥后可得到金纳米团簇荧光材料粉末。
所述的2-巯基咪唑-牛血清白蛋白-金纳米团簇荧光材料的制备方法，其特征是以牛血清白蛋白作为稳定剂，2-巯基咪唑为还原剂和修饰剂控制金纳米团簇的形成。
所述的氯金酸溶液、牛血清白蛋白溶液、氢氧化钠溶液、2-巯基咪唑溶液的体积比为25：15：1：10。
所用的氯金酸溶液的浓度可以是1~100mmol/L，最优选浓度为10mmol/L，牛血清白蛋白溶液的浓度可以是5~500mg/mL，最优选浓度为50mg/mL，氢氧化钠溶液的浓度可以是0.1~2mol/L，最优选浓度为1mol/L，2-巯基咪唑溶液的浓度可以是0.01~1mol/L，最优选浓度为0.1mol/L。
所述的氯金酸溶液、牛血清白蛋白溶液、氢氧化钠溶液和2-巯基咪唑溶液混匀后置于4℃反应0.1~2小时，最优选1h。
所制得的金纳米团簇材料水溶液为浅黄色，紫外可见光谱在520nm处无吸收峰。在紫外灯照射下产生强烈的红色荧光，最大激发波长和发射波长分别为415nm和670nm。
本发明最佳的金纳米团簇荧光材料的制备方法如下：
以下过程中使用的所有玻璃器皿均经过王水浸泡，并用双蒸水彻底清洗，晾干。金纳米团簇荧光材料的制备如下：0.75mL浓度为50mg/mL的牛血清白蛋白与1.25mL浓度为10mmol/L的氯金酸溶液混合均匀，然后加入0.05mL浓度为1mol/L的氢氧化钠溶液和0.5mL浓度为0.1mol/L的2-巯基咪唑溶液，振摇混匀，4℃下反应1h，得到2-巯基咪唑-牛血清白蛋白-金纳米团簇。所得的金纳米团簇为浅黄色液体，紫外灯（365nm）照射下有强烈红色荧光。
本发明上述的制备方法制得的2-巯基咪唑-牛血清白蛋白-金纳米团簇，其特征是易溶于水，水溶液为浅黄色，在紫外灯照射下产生强烈的红色荧光，最大激发波长和发射波长分别为415nm和670nm。
所述金纳米团簇平均粒径为1.8nm。
所述的2-巯基咪唑-牛血清白蛋白-金纳米团簇，其特征是水溶液在4℃暗处下放置2个月无沉降物出现，荧光强度及最大发射峰位置保持不变。
所述的2-巯基咪唑-牛血清白蛋白-金纳米团簇，其特征是以氯金酸为金源，2-巯基咪唑为还原剂和修饰剂，牛血清白蛋白为稳定剂制备。
本发明的优点：
（1）本发明以2-巯基咪唑为还原剂和修饰剂，在牛血清白蛋白存在的条件下一步合成水溶性金纳米团簇荧光材料，具有制备快速、简单、环保的优点。
（2）本发明所制备的金纳米团簇具有强烈的红色荧光（最大发射波长为670nm），较大的斯托克斯位移（255nm）等特点。
附图说明
图1为金纳米团簇荧光纳米材料在可见光（A）和紫外灯下（B）的外观图。
图2为金纳米团簇荧光纳米材料的紫外-可见吸收光谱图。
图3为金纳米团簇荧光纳米材料的荧光激发和发射光谱图。
图4为金纳米团簇荧光纳米材料的能量散射X射线能谱图。
图5为金纳米团簇荧光纳米材料的透射电镜图。
图6为金纳米团簇荧光纳米材料的X射线光电子能谱图。
具体实施方式
实例1：
0.75mL浓度为50mg/mL的牛血清白蛋白与1.25mL浓度为10mmol/L的氯金酸溶液混合均匀，然后加入0.05mL浓度为1mol/L的氢氧化钠溶液和0.5mL浓度为0.1mol/L的2-巯基咪唑溶液，振摇混匀，4℃下反应1h，得到2-巯基咪唑-牛血清白蛋白-金纳米团簇。所得到的金纳米团簇溶液可见光下为浅黄色液体（见图1A），紫外灯照射下产生强烈的红色荧光（见图1B）。
实例2：
0.75mL浓度为50mg/mL的牛血清白蛋白与1.25mL浓度为10mmol/L的氯金酸溶液混合均匀，然后加入0.05mL浓度为1mol/L的氢氧化钠溶液和0.5mL浓度为0.1mol/L的2-巯基咪唑溶液，振摇混匀，4℃下反应1h，得到2-巯基咪唑-牛血清白蛋白-金纳米团簇。所得到的金纳米团簇溶液进行紫外-可见光谱扫描，得其在520nm波长处无金纳米粒子特征吸收峰（见图2）。
实例3：
0.75mL浓度为50mg/mL的牛血清白蛋白与1.25mL浓度为10mmol/L的氯金酸溶液混合均匀，然后加入0.05mL浓度为1mol/L的氢氧化钠溶液和0.5mL浓度为0.1mol/L的2-巯基咪唑溶液，振摇混匀，4℃下反应1h，得到2-巯基咪唑-牛血清白蛋白-金纳米团簇。所得到的金纳米团簇溶液进行荧光光谱扫描，得其最大激发波长和发射波长分别为415nm和670nm（见图3）。
实例4：
0.75mL浓度为50mg/mL的牛血清白蛋白与1.25mL浓度为10mmol/L的氯金酸溶液混合均匀，然后加入0.05mL浓度为1mol/L的氢氧化钠溶液和0.5mL浓度为0.1mol/L的2-巯基咪唑溶液，振摇混匀，4℃下反应1h，得到2-巯基咪唑-牛血清白蛋白-金纳米团簇。所得到的金纳米团簇溶液滴涂在铜网上。能量散射X射线能谱分析（见图4）表明产物含有金元素。
实例5：
0.75mL浓度为50mg/mL的牛血清白蛋白与1.25mL浓度为10mmol/L的氯金酸溶液混合均匀，然后加入0.05mL浓度为1mol/L的氢氧化钠溶液和0.5mL浓度为0.1mol/L的2-巯基咪唑溶液，振摇混匀，4℃下反应1h，得到2-巯基咪唑-牛血清白蛋白-金纳米团簇。所得到的金纳米团簇溶液进行透射电镜的测定，测得金纳米团簇的平均粒径为1.8nm（见图5）。
实例6：
0.75mL浓度为50mg/mL的牛血清白蛋白与1.25mL浓度为10mmol/L的氯金酸溶液混合均匀，然后加入0.05mL浓度为1mol/L的氢氧化钠溶液和0.5mL浓度为0.1mol/L的2-巯基咪唑溶液，振摇混匀，4℃下反应1h，得到2-巯基咪唑-牛血清白蛋白-金纳米团簇。所得到的金纳米团簇溶液冷冻干燥后得到粉末，取所得粉末进行X射线光电子能谱测定，XPSAu(4f)显示金的4f7/2峰与4f5/2峰分别位于84.1eV和87.8eV，表明金纳米团簇中金的价态以0价和+1价方式共存（见图6）。
Claims (10)
1.一种2-巯基咪唑-牛血清白蛋白-金纳米团簇荧光材料的制备方法，其特征是它由以下步骤制成：将牛血清白蛋白与氯金酸溶液混合均匀，然后加入氢氧化钠溶液和2-巯基咪唑溶液，振摇混匀，反应一定时间得到2-巯基咪唑-牛血清白蛋白-金纳米团簇，金纳米团簇荧光材料水溶液冷冻干燥后可得到金纳米团簇荧光材料粉末。
2.根据权利要求1所述的2-巯基咪唑-牛血清白蛋白-金纳米团簇荧光材料的制备方法，其特征是以牛血清白蛋白作为稳定剂，2-巯基咪唑为还原剂和修饰剂控制金纳米团簇的形成。
3.根据权利要求1所述的2-巯基咪唑-牛血清白蛋白-金纳米团簇荧光材料的制备方法，其特征是氯金酸溶液、牛血清白蛋白溶液、氢氧化钠溶液、2-巯基咪唑溶液的体积比为25：15：1：10。
4.根据权利要求1或3所述的2-巯基咪唑-牛血清白蛋白-金纳米团簇荧光材料的制备方法，其特征是所用的氯金酸溶液的浓度为10mmol/L，牛血清白蛋白溶液的浓度为50mg/mL，氢氧化钠溶液的浓度为1mol/L，2-巯基咪唑溶液的浓度为0.1mol/L。
5.根据权利要求1或3所述的2-巯基咪唑-牛血清白蛋白-金纳米团簇荧光材料的制备方法，其特征是氯金酸溶液、牛血清白蛋白溶液、氢氧化钠溶液、2-巯基咪唑溶液混匀后置于4℃反应1h。
6.根据权利要求1或3所述的2-巯基咪唑-牛血清白蛋白-金纳米团簇荧光材料的制备方法，其特征是0.75mL浓度为50mg/mL的牛血清白蛋白与1.25mL浓度为10mmol/L的氯金酸溶液混合均匀，然后加入0.05mL浓度为1mol/L的氢氧化钠溶液和0.5mL浓度为0.1mol/L的2-巯基咪唑溶液，振摇混匀，4℃下反应，得到2-巯基咪唑-牛血清白蛋白-金纳米团簇，所制得的金纳米团簇材料水溶液为浅黄色，紫外可见光谱在520nm处无吸收峰，在365nm紫外灯照射下产生强烈的红色荧光，最大激发波长和发射波长分别为415nm和670nm。
7.权利要求1-6任一所述的制备方法制得的2-巯基咪唑-牛血清白蛋白-金纳米团簇，其特征是易溶于水，水溶液为浅黄色，在紫外灯照射下产生强烈的红色荧光，最大激发波长和发射波长分别为415nm和670nm。
8.根据权利要求7所述的2-巯基咪唑-牛血清白蛋白-金纳米团簇，其特征是金纳米团簇平均粒径为1.8nm。
9.根据权利要求7或8所述的2-巯基咪唑-牛血清白蛋白-金纳米团簇，其特征是水溶液在4℃暗处下放置2个月无沉降物出现，荧光强度及最大发射峰位置保持不变。
10.根据权利要求7或8所述的2-巯基咪唑-牛血清白蛋白-金纳米团簇，其特征是以氯金酸为金源，2-巯基咪唑为还原剂和修饰剂，牛血清白蛋白为稳定剂制备。
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