CN105834452A - 一种手性可调节的空壳-卫星状结构纳米组装体的制备方法 - Google Patents

一种手性可调节的空壳-卫星状结构纳米组装体的制备方法 Download PDF

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Abstract

一种手性可调节的空壳‑卫星状结构纳米组装体的制备方法，属于材料化学技术领域。本发明包括金纳米粒子的合成，银纳米粒子的合成，金、银纳米粒子分别修饰DNA1、DNA2，两种修饰后的纳米粒子的组装，组装好的核‑卫星状结构进行Glavanic反应制备得到空壳‑卫星状结构，再通过修饰半胱氨酸得到手性可调节的空壳‑卫星状结构纳米组装体等步骤。本发明方法提供了具有手性可调节的空壳‑卫星状结构纳米组装体的制备方法，制备出了结构均一的、手性可调节的、空壳‑卫星纳米结构材料。

Description

一种手性可调节的空壳-卫星状结构纳米组装体的制备方法
技术领域
本发明涉及一种手性可调节的空壳-卫星状结构纳米组装体的制备方法，属于材料化学技术领域。
背景技术
手性是自然界中一种既奇特又常见的现象，将其应用于材料领域制备手性纳米材料，尤其是手性金属纳米材料在当前引起了人们的广泛关注。由于手性金属纳米材料具有独特的尺寸效应和光学效应，使其本质上不同于分子尺寸的手性，可为不对称有机合成，生物应用等提供新的机遇，所以如何获得具有可见光可调节手性的纳米结构一直是科学家努力的方向。
当前，手性金属纳米材料的手性来源于手性核、手性表面或者纳米粒子的手性排列。将手性分子与贵金属纳米粒子复合制各手性金属纳米材料已经引起了人们的关注。本发明是根据具有手性的小分子半胱氨酸与空壳-卫星结构结合在一起，从而得到手性可调节的空壳-卫星状结构纳米组装体。
发明内容
本发明的目的是通过半胱氨酸与空壳-卫星状纳米结构的结合，得到手性可调节的空壳-卫星结构纳米组装体。
本发明的技术方案，一种手性可调节的空壳-卫星状结构纳米组装体的制备方法，包括金银纳米粒子的合成，银纳米粒子的合成，金、银纳米粒子分别修饰DNA1、DNA2，银核-金卫星状结构的组装，组装好的核-卫星状结构进行Glavanic反应制备得到空壳-卫星状结构，再通过修饰半胱氨酸得到手性可调节的空壳-卫星状结构纳米组装体等步骤。具体工艺步骤为：
（1）金纳米粒子的合成：利用单宁酸法合成金纳米粒子；准备两个洁净的锥形瓶，分别标记A瓶和B瓶；其中A瓶中加入79mL的超纯水和1mL质量分数为1%的HAuCl4溶液，混合均匀；B瓶中加入4mL质量分数1%的柠檬酸三钠溶液，0.35mL质量分数1%的单宁酸溶液，0.1mL 25mM的碳酸钾溶液及15.55mL的超纯水，混合均匀；之后，把A瓶和B瓶均加热到60℃，之后在搅拌下把B瓶中的溶液迅速倒入A瓶，在60℃下继续搅拌2h，至颜色不变为止，即得到粒径为5-6nm的金纳米粒子；
（2）银纳米粒子的合成：取20mL超纯水与5mL质量浓度为1%的聚乙烯吡咯烷酮溶液混合于锥形瓶中，再加入0.6mL 0.1mol/L的硼氢化钠水溶液和0.6mL质量分数为1%的柠檬酸三钠溶液，并进行冰浴保护；然后将5mL质量浓度为1%的聚乙烯吡咯烷酮水溶液和5mL质量浓度为0.17% 的硝酸银水溶液同时以30mL/h 的速度用注射泵加入到上述溶液中，注意边搅拌边加入，待加入结束后，放置于80℃水浴2h即得到黄色溶液，即18-20nm的银纳米粒子；
（3）银核-金卫星状结构的组装：
a、将步骤（1）制备所得的1mL的金纳米粒子溶液以13000rpm离心30min，除去上清，沉淀重悬于100μL pH=7.5、10mM的磷酸盐缓冲液中，得到金纳米粒子PB溶液，备用；
b、将步骤（2）制备所得1mL的银纳米粒子溶液以7500rpm离心15min，除去上清，沉淀重悬于200μL pH=7.5、10mM的Tris-HCl缓冲液中，得到银纳米粒子Tris-HCl溶液，备用；
c、取步骤a制备的金纳米粒子PB溶液100μL，向其中加入2μL、10μM的DNA1溶液混合均匀，37℃摇晃反应12h；取步骤b制备的银纳米粒子Tris-HCl溶液100μL，向其中加入2μL、100μM的DNA2溶液混合均匀，37℃摇晃反应12h，分别得到Au-DNA1复合体及Ag-DNA2复合体；
d、将步骤c所得Au-DNA1复合体以13000rpm离心30min，Ag-DNA2复合体以7500rpm离心15min，除去上清即多余的未偶联的DNA，然后沉淀混合于100μL pH7.5、10mM的Tris-HCl缓冲液中，摇晃使之充分杂交，反应12h，即得到银核-金卫星状结构组装体；
（4）空壳-卫星状结构的制备：在步骤（3）中制得的100μL银核-金卫星状结构组装体溶液中，加入1μL、10mM的HAuCl4溶液，充分混合，使银与HAuCl4发生Galvanic反应，充分震荡5s，使之成为空壳-卫星状结构纳米组装体；8000rpm离心15min，重悬于100μL pH=9、10mM的Tris-HCl溶液中，即得到空壳-卫星状结构纳米组装体；
（5）手性可调节的空壳-卫星状结构的制备：在100μL步骤（4）制备的重悬于pH=9、10mM的Tris-HCl溶液中的空壳-卫星状结构纳米组装体中，加入10μL 300μM的D-半胱氨酸或L-半胱氨酸或DL-半胱氨酸，充分混合震荡15min，之后7500rpm离心15min，即得到手性可调节的空壳-卫星状结构纳米组装体；通过圆二色光谱仪可测得其CD值，并通过透射电镜表征其空壳-卫星状结构。
所述DNA1：5’-AAAAAGCAGT TGATCCTTTG GAT-3’，
所述DNA2：5’-AAAAAATCCA AAGGATCAAC TGC-3’。
本发明的有益效果：本发明提供了具有手性可调节的空壳-卫星状结构纳米组装体的制备方法，制备出结构均一的空壳-卫星纳米结构。
附图说明
图1是空壳-卫星状结构的透射电镜图。
图2是空壳-卫星状结构的圆二色光谱图。
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18.2MΩ 的 Milli-Q 超纯水。
（1）金纳米粒子的合成：利用单宁酸法合成金纳米粒子。首先，准备两个洁净的锥形瓶。A瓶中加入79mL的超纯水和1mL质量分数1%的HAuCl4溶液，混合均匀。B瓶中分别加入4mL质量分数1%的柠檬酸三钠溶液，0.35mL质量分数1%的单宁酸溶液，0.1mL 25mM的碳酸钾溶液及15.55mL的超纯水，混合均匀。之后，把A 、B两瓶均加热到60℃，之后在搅拌下把B瓶中的溶液迅速倒入A瓶，在60℃下继续搅拌2h，至颜色不变为止，就得到粒径为5-6nm的金纳米粒子。
（2）银纳米粒子的合成：取20mL超纯水与5mL质量浓度为1%的聚乙烯吡咯烷酮溶液混合于锥形瓶中，再加0.6mL 0.1mol/L的硼氢化钠水溶液和0.6mL质量分数为1%的柠檬酸三钠溶液，并进行冰浴保护。然后，将5mL质量浓度为1%的聚乙烯吡咯烷酮水溶液和5mL质量浓度为0.17% 的硝酸银水溶液同时以30mL/h 的速度用注射泵加入到上述溶液中，注意边搅拌边加入，待加入结束后，放置于80℃水浴2h即得到黄色溶液，即18-20nm的银纳米粒子。
（3）银核-金卫星状结构的组装：将所制得的1mL的金纳米粒子溶液以13000rpm离心30min，沉淀重悬于100μL pH=7.5、10mM的磷酸盐缓冲液中，得到金纳米粒子PB溶液，备用。
将所制得的1mL的银纳米粒子溶液以7500rpm离心15min，除去上清，沉淀重悬于200μL pH=7.5、10mM的Tris-HCl缓冲液中，得到银纳米粒子Tris-HCl溶液，备用。
取制备好的金纳米粒子PB溶液100μL，向其中加入2μL 10μM的DNA1溶液混合均匀，37℃摇晃反应12h；取制备好的银纳米粒子Tris-HCl溶液100μL，向其中加入2μL 100μM的DNA2溶液混合均匀，37℃摇晃反应12h，分别得到Au-DNA1复合体及Ag-DNA2复合体。
DNA1：5’-AAAAAGCAGT TGATCCTTTG GAT-3’；
DNA2：5’-AAAAAATCCA AAGGATCAAC TGC-3’；
将Au-DNA1复合体以13000rpm离心30min，Ag-DNA2复合体以7500rpm离心15min，除去上清即多余的未偶联的DNA，沉淀混合于100μL pH为7.5 10mM的Tris-HCl缓冲液中，摇晃使之充分杂交，反应12h，即得到银核-金卫星状结构组装体。
（4）空壳-卫星状结构的制备：在步骤（3）中制得的100μL银核-金卫星状结构的组装体溶液中，加入1μL 10mM的HAuCl4，充分混合，使银与HAuCl4发生Galvanic反应，充分震荡5s，使之成为空壳-卫星状结构。8000rpm离心15min，重悬于100μL pH为9、10mM的Tris-HCl溶液中，即得到空壳-卫星状结构纳米组装体。
（5）手性可调节的空壳-卫星状结构的制备：在100μL步骤（4）制得的重悬于pH为9、10mM的Tris-HCl溶液中的空壳-卫星状结构纳米组装体中，加入10μL 300μM的D/L/DL-cys，充分混合震荡15min，之后7500rpm离心15min，即得到手性可调节的空壳-卫星状结构纳米组装体。
（6）手性可调节的空壳-卫星状结构纳米组装体的表征：
电镜表征 ：分别取7μL的上述溶液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，具体如图1所示。
圆二色表征：分别取 100μL的上述样品加入到狭缝宽为1mm的比色皿中，25℃圆二色光谱仪测定信号，具体如图2所示。

Claims (2)

1.一种手性可调节的空壳-卫星状结构纳米组装体的制备方法，其特征在于具体步骤如下：
（1）金纳米粒子的合成：利用单宁酸法合成金纳米粒子；准备两个洁净的锥形瓶，分别标记A瓶和B瓶；其中A瓶中加入79mL的超纯水和1mL质量分数为1%的HAuCl4溶液，混合均匀；B瓶中加入4mL质量分数1%的柠檬酸三钠溶液，0.35mL质量分数1%的单宁酸溶液，0.1mL 25mM的碳酸钾溶液及15.55mL的超纯水，混合均匀；之后，把A瓶和B瓶均加热到60℃，之后在搅拌下把B瓶中的溶液迅速倒入A瓶，在60℃下继续搅拌2h，至颜色不变为止，即得到粒径为5-6nm的金纳米粒子；
（2）银纳米粒子的合成：取20mL超纯水与5mL质量浓度为1%的聚乙烯吡咯烷酮溶液混合于锥形瓶中，再加入0.6mL 0.1mol/L的硼氢化钠水溶液和0.6mL质量分数为1%的柠檬酸三钠溶液，并进行冰浴保护；然后将5mL质量浓度为1%的聚乙烯吡咯烷酮水溶液和5mL质量浓度为0.17% 的硝酸银水溶液同时以30mL/h 的速度用注射泵加入到上述溶液中，注意边搅拌边加入，待加入结束后，放置于80℃水浴2h即得到黄色溶液，即18-20nm的银纳米粒子；
（3）银核-金卫星状结构的组装：
a、将步骤（1）制备所得的1mL的金纳米粒子溶液以13000rpm离心30min，除去上清，沉淀重悬于100μL pH=7.5、10mM的磷酸盐缓冲液中，得到金纳米粒子PB溶液，备用；
b、将步骤（2）制备所得1mL的银纳米粒子溶液以7500rpm离心15min，除去上清，沉淀重悬于200μL pH=7.5、10mM的Tris-HCl缓冲液中，得到银纳米粒子Tris-HCl溶液，备用；
c、取步骤a制备的金纳米粒子PB溶液100μL，向其中加入2μL、10μM的DNA1溶液混合均匀，37℃摇晃反应12h；取步骤b制备的银纳米粒子Tris-HCl溶液100μL，向其中加入2μL、100μM的DNA2溶液混合均匀，37℃摇晃反应12h，分别得到Au-DNA1复合体及Ag-DNA2复合体；
d、将步骤c所得Au-DNA1复合体以13000rpm离心30min，Ag-DNA2复合体以7500rpm离心15min，除去上清即多余的未偶联的DNA，然后沉淀混合于100μL pH7.5、10mM的Tris-HCl缓冲液中，摇晃使之充分杂交，反应12h，即得到银核-金卫星状结构组装体；
（4）空壳-卫星状结构的制备：在步骤（3）中制得的100μL银核-金卫星状结构组装体溶液中，加入1μL、10mM的HAuCl4溶液，充分混合，使银与HAuCl4发生Galvanic反应，充分震荡5s，使之成为空壳-卫星状结构纳米组装体；8000rpm离心15min，重悬于100μL pH=9、10mM的Tris-HCl溶液中，即得到空壳-卫星状结构纳米组装体；
（5）手性可调节的空壳-卫星状结构的制备：在100μL步骤（4）制备的重悬于pH=9、10mM的Tris-HCl溶液中的空壳-卫星状结构纳米组装体中，加入10μL 300μM的D-半胱氨酸或L-半胱氨酸或DL-半胱氨酸，充分混合震荡15min，之后7500rpm离心15min，即得到手性可调节的空壳-卫星状结构纳米组装体；通过圆二色光谱仪可测得其CD值，并通过透射电镜表征其空壳-卫星状结构。
2.根据权利要求1所述手性可调节的空壳-卫星状结构纳米组装体的制备方法，其特征在于：
所述DNA1：5’-AAAAAGCAGT TGATCCTTTG GAT-3’，
所述DNA2：5’-AAAAAATCCA AAGGATCAAC TGC-3’。
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