CN105728745B - 一种以杆菌肽为模板自组装合成链球状纳米铂的方法 - Google Patents
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Abstract
一种以杆菌肽为模板自组装合成链球状纳米铂的方法,其主要是在盐酸溶液中加入杆菌肽,配制成浓度为0.4~0.6mM的酸性杆菌肽溶液,将其在金属浴50~70℃处理40~60min;向杆菌肽溶液中加入浓度为4~5mM的四氯化铂溶液,将其放入双层气浴振荡器中,转速为100~120rpm,温度为22~24℃孵育16~22h;再加入浓度为4~6mM硼氢化钠,控制滴速,共加入60~90m L,反应温度在23~25℃,反应10~20min,制得粒径为15~30nm的链球状纳米铂。本发明绿色环保、成本低廉、工艺简单、易于操作,制得的链球状纳米铂分散性好、形貌均一、金属负载率高。
Description
技术领域
本发明涉及材料技术领域,特别是涉及一种贵金属纳米材料的制备方法。
背景技术
纳米材料在光学、磁学、电学、化学和理学等方面表现出异于常规材料的特殊性质,如量子隧道效应、表面与界面效应、量子尺寸效应等。纳米材料的这些特性为各个领域新材料的发展提供了新思路,更使得纳米材料成为纳米科技中的研究热点。
其中,铂纳米粒子作为纳米材料中的一种,除了拥有纳米材料的优异性能外,由于自身在结构、电子方面的特征使其还有一些特殊的性能,如:表面等离子体共振、抑菌功能、良好的稳定性、抗菌、荧光效应、单电子跃迁等。此外,铂元素作为贵金属,其化学性质稳定,不易受生物溶液的腐蚀,对生物体无毒副作用,这些优点使其在各个领域的应用范围更加广泛。因此,铂纳米粒子在生物医疗、磁学、催化及生物传感等方面有巨大的应用潜能。
按照物质的原始状态,铂纳米粒子的制备方法主要分为:固相法、气相法和液相法。固相法有高能球磨法、固相反应法和大塑性变形法等;气相法有化学气相沉积、分子束外延、电阻加热法等;液相法有沉淀法、微乳法、水热法等。这些传统的化学工艺手段所制得的铂纳米粒子易沉淀、聚集,且形貌不易控制。另外,制备过程需要高强度的仪器,原料和中间物易污染环境,其成本较高,制备过程较复杂,产率较低。以上缺点进一步导致了所制得的铂纳米粒子在应用方面受到限制,如:生物医学领域、医药领域等。
发明内容
本发明的目的在于提供一种成本低廉、工艺简单、无污染、形貌可控的以杆菌肽为模板制备链球状铂纳米粒子的方法。
本发明的技术方案如下:
(1)按每毫升pH 4~5的盐酸溶液中加入0.57~0.85mg杆菌肽的比例,配置成0.4~0.6mM的酸性杆菌肽溶液;
(2)将上述杆菌肽溶液在金属浴50~70℃条件下热处理40~60min;
(3)按杆菌肽溶液:四氯化铂水溶液的摩尔比为1:8~10的比例,向步骤(2)处理后的杆菌肽溶液中加入四氯化铂溶液,混合均匀,将其放入双层气浴振荡器中,100~120rpm,温度为22~24℃下孵育16~22h;
(4)按硼氢化钠(NaBH4):四氯化铂水溶液的摩尔比为1:1~4的比例,向步骤(3)孵育好的溶液中加入还原剂硼氢化钠(NaBH4),滴速控制在1~3 滴/分钟,每滴30μL,共加入60~90mL还原剂,反应温度控制在23~25℃,反应时间为10~20min,使溶液从淡黄色缓慢变为浅灰色,制得粒径为15~30 nm的链球状纳米铂。
本发明所选模板杆菌肽是一种小分子十二肽化合物,其基本结构为一个环状结构(7个氨基酸)和一个链状结构(5个氨基酸),由地衣芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌产生,易溶于水,临床上用于抗菌剂。通过对其分子结构进行分析和计算机模拟设计蛋白模板的空间结构,根据实验条件预先设计的模板形貌,在酸性条件下对其进行热处理,形成预期的空间构象,使特异性基团(羟基、巯基等)暴露在其表面,并携带有丰富的正电荷。利用生物分子所具有的严格且完善的分子识别功能,将制得的模板肽溶液与一定浓度的前驱金属盐溶液进行共孵育,混合溶液分子通过有序的共价键合成具有确定结构的中间体,然后通过氢键、范德华力和非共价键的作用形成大的、稳定的聚集体,最后以一个或多个分子聚集体或聚合物为结构单元,重复排列组织得到所需的纳米结构。另外,在孵育过程中,模板可通过生物矿化作用,使一部分金属粒子结晶在杆菌肽表面,形成晶核,最后在还原剂硼氢化钠的作用下,金属粒子沿一定的晶面方向生长,并且通过控制还原反应的速率使模板表面的铂粒子均匀分布,最终制得形貌均一、分散性良好、金属负载率较高的链球状纳米铂。
本发明与现有技术相比具有如下优点:
1、采用杆菌肽为模板,分子式为C66H103N17O16S,其分子组成简单,分子量小,只含有十二个氨基酸,性质稳定易储存,可为纳米材料的合成提供特定的形貌和结构,另外,其本身存在易于调控的化学识别位点,便于纳米粒子与其结合,利于形成特定的产物形貌。
2、制备方法简单、操作方便、原料易得、反应条件温和、易于控制、产率高且无污染。
3、制得的链球状铂纳米粒子分散性好,形貌规则,尺寸小且均一,金属负载率较高。
4、所使用的模板为临床药物,可以扩展其在生物医药、生物传感器、病理学等方面的应用。
附图说明
图1为本发明实施例1获得的杆菌肽-链球状纳米铂的TEM图。
图2为本发明实施例2获得的杆菌肽-链球状纳米铂的TEM图。
图3为本发明实施例3获得的杆菌肽-链球状纳米铂的TEM图。
图4为本发明实施例3获得的杆菌肽-链球状纳米铂的EDS图。
具体实施方式
实施例1
取0.57mg的杆菌肽(湖北海易医药化工有限公司),溶于1mL pH 4.0的盐酸溶液中,制得0.4mM的杆菌肽溶液;取上述杆菌肽溶液200mL在金属浴50 ℃条件下热处理40min;将处理后的杆菌肽溶液与200mL 4.0mM的PtCl4溶液(上海西亚试剂有限公司)混合;将上述混匀的溶液放入双层气振荡器中,于 100rmp,22℃下孵育16h后,然后加入4mM还原剂硼氢化钠(天津市光复精细化工研究所)60mL进行还原,滴速为1滴/分钟,30μL/滴,控制反应温度 23℃,反应10min,溶液颜色由淡黄色缓慢变为浅灰色,即获得杆菌肽-链球状纳米铂。
如图1所示,杆菌肽-链球状纳米铂直径在15~20nm左右,粒子均匀分布于模板表面,形貌较规则,并且金属与模板结合状况较好。
实施例2
取0.71mg的杆菌肽(湖北海易医药化工有限公司),溶于1mL pH4.5的盐酸溶液中,制得0.5mM的杆菌肽溶液;取上述杆菌肽溶液200mL在金属浴60 ℃条件下热处理50min;将处理后的杆菌肽溶液与200mL4.5mM的PtCl4溶液 (上海西亚试剂有限公司)混合;将上述混匀的溶液放入双层气振荡器中,于 110rmp,23℃下孵育19h后,然后加入5mM还原剂硼氢化钠(天津市光复精细化工研究所)90mL进行还原,滴速为2滴/分钟,30μL/滴,控制反应温度24℃,反应15min,溶液颜色由淡黄色缓慢变为浅灰色,即获得杆菌肽-链球状纳米铂。
如图2所示,杆菌肽-链球状纳米铂直径在20~25nm左右,粒子均匀分布于模板表面,形貌规则,并且金属与模板结合状况良好。
实施例3
取0.85mg的杆菌肽(湖北海易医药化工有限公司),溶于1mL pH 5.0的盐酸溶液中,制得0.6mM的杆菌肽溶液;取上述杆菌肽溶液200mL在金属浴70 ℃条件下热处理60min;将处理后的杆菌肽溶液与200mL 5.0mM的PtCl4溶液 (上海西亚试剂有限公司)混合;将上述混匀的溶液放入双层气振荡器中,于 120rmp,24℃下孵育22h后,然后加入6mM还原剂硼氢化钠(天津市光复精细化工研究所)90mL进行还原,滴速为3滴/分钟,30μL/滴,控制反应温度 25℃,反应20min,溶液颜色由淡黄色缓慢变为浅灰色,即获得杆菌肽-链球状纳米铂。
如图3 所示,杆菌肽-链球状纳米铂直径在25~30nm左右,粒子均匀分布于模板表面,形貌规则,并且金属与模板结合状况良好。
如图4所示,能谱中出现Pt、Cu、C、N元素对应的峰,其中N元素来自于杆菌肽模板,C元素来自于碳膜,此外杆菌肽模板中也会存在一些C元素, Cu元素则是由于碳膜铜网所产生的,Pt元素是由结合在蛋白表面的配离子还原后所得铂粒子,说明所制得的铂纳米粒子负载率和纯度较高。杆菌肽作为合成铂纳米粒子的模板,经预处理后带有丰富的正电荷和特异性官能团,使铂粒子均匀结合在模板表面,良好的分散性使杆菌肽-铂纳米粒子具有较高的比表面积,并且使得终产物能够应用于更多的领域(生物医药、传感器等)。因此,以杆菌肽为模板合成铂纳米粒子是一种很有应用潜能的方法。
Claims (1)
1.一种以杆菌肽为模板自组装合成链球状纳米铂的方法,其特征在于:
(1)按每毫升pH 4~5的盐酸溶液中加入0.57~0.85mg杆菌肽的比例,配制成浓度为0.4~0.6mM的杆菌肽溶液;
(2)将步骤(1)的杆菌肽溶液置于50~70℃金属浴中40~60min进行热处理;
(3)按照杆菌肽与四氯化铂溶液的摩尔比为1:8~10的比例,向步骤(2)的杆菌肽溶液中加入四氯化铂溶液,混合均匀,将其放入水浴恒温振荡器中100~120rpm,22~24℃孵育16~22h;
(4)按硼氢化钠:四氯化铂水溶液的摩尔比为1:1~4的比例,向步骤(3)孵育好的溶液中加入还原剂硼氢化钠(NaBH4),滴速控制在1~3滴/分钟,每滴30μL,共加入60~90mL还原剂,反应温度在23~25℃,反应时间为10~20min,直至溶液从淡黄色缓慢变为浅灰色为止,制得粒径为15~30nm的链球状纳米铂。
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