CN107043621A - 一种增强荧光的金纳米嵌套结构复合微粒及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种嵌套结构复合纳米粒子，包括金纳米核、纳米二氧化硅介质层、金壳层，可以选择性地增强或者淬灭分散于介质层中的荧光素的自发射。这种现象可归因于由纳米嵌套结构法诺共振引起的近场增强效应。这种纳米复合材料将荧光素包封在内部从而提高了生物相容性，且具有尺寸小，增强荧光的特点，因此在医学领域有非常广阔的应用前景。

Description

一种增强荧光的金纳米嵌套结构复合微粒及其制备方法
技术领域
本发明属于纳米材料制备技术领域,制备了一种嵌套结构纳米微粒。在金纳米核和外层金壳之间的二氧化硅介质层掺入染料，增强分子荧光。
背景技术
荧光增强技术可广泛应用于各种基于荧光的生物医学领域，如体内成像、高通量诊断、细胞分选、单细胞成像、基因组学和蛋白质组学。荧光分子可以被放置在金属纳米粒子表面，纳米粒子的形貌、尺寸及其与荧光分子之间的距离都与荧光增强或淬灭有巨大联系。可以通过控制这些参数增强吸收或减小辐射寿命，从而提高分子的荧光量子产率。由于二氧化硅壳和金属壳组成的金纳米壳的具有几何可调等离子体共振特性，已被广泛应用于荧光增强。特别地，由于近红外区的光可以最大限度地透过生物体，金纳米壳被应用于增强近红外区的荧光。在大尺寸纳米壳中，光学响应中散射占主要部分，当等离子体共振频率与荧光基团发射频率一致时，荧光增强效应最强。在小尺寸纳米壳中，当等离子体共振频率与荧光基团发射频率重叠时，也会发生近场介导的吸收增强。
虽然具有近红外荧光增强作用的金纳壳在生物成像领域前景光明，但是一些方面限制着这些纳米粒子-荧光基团复合材料的广泛应用，荧光分子在纳米粒子的表面共轭增大了表面电荷，限制了血液的循环时间。如果在纳米粒子周围生长一层介质层，使荧光分子与金属表面分离，会增加了它的整体尺寸，这不利于它在生物体内分布。
发明内容
为了解决以上问题，我们设计了一种更紧凑，更复杂的等离子体纳米嵌套结构。本发明提供了一种增强荧光及嵌套结构复合微粒及其制备方法，其特征在于将染料掺入金纳米核和外层金壳之间的二氧化硅介质层中。其具体方案如下：
本发明为一种嵌套结构复合纳米粒子的制备合成，其特征在于具体步骤为：
(1)在49.5毫升超纯水中加入0.5毫升10克/升氯金酸水溶液，加热至100℃后加入0.9 毫升1％柠檬酸三钠水溶液，在加热条件下不断搅拌，溶液变为亮红色后再持续反应6～8 分钟。最后，溶液泠却至室温，稀释到50毫升，得到金纳米粒子水溶液。
(2)将25.6克/毫升聚乙烯吡咯烷酮水溶液超声处理15～30分钟后，加入10毫升步骤(1) 中所得金纳米粒子水溶液中，在搅拌速度600转/分钟下室温反应24小时。所得溶液以转速 10000转/分钟离心20分钟，所得沉淀分散于1毫升无水乙醇中。
(3)在步骤(2)所得溶液中加入40微升30％氨水，混匀，在搅拌速度600转/分钟下加入30微升10％正硅酸乙酯乙醇溶液，30微升1％3-氨基丙基三甲氧基硅烷乙醇溶液，在室温条件下反应24小时。所得溶液以转速4000转/分钟离心20分钟，重复三次，得到氨基化二氧化硅包覆的金纳米粒子。
(4)在搅拌下在45.5毫升水中加入0.3毫升1摩尔/升氢氧化钠,1毫升1.2％四羟甲基氯化磷水溶液，搅拌2分钟后快速加入2毫升10克/升氯金酸水溶液，得到Duff胶体。
(5)步骤(3)中所得沉淀产物分散于1毫升无水乙醇中，与300微升1M氯化钠水溶液同时迅速加入步骤(3)中所得20毫升Duff胶体中。混合后超声30分钟。在室温下孵化4 天，每天轻摇一次并超声20分钟。
(6)将步骤(5)中所得溶液超声20分钟，离心30分钟，沉淀物转移到新离心管中加入 800微升水，超声5分钟，离心30分钟，重复三次，沉淀物收集后溶于4毫升水中。
附图说明
图1为本发明的嵌套结构复合微粒的制备过程图
图2为二氧化硅包覆金纳米粒子前后紫外图。

Claims (1)

1.本发明为一种嵌套结构复合纳米粒子的制备合成，其特征在于具体步骤为：
(1)在49.5毫升超纯水中加入0.5毫升10克/升氯金酸水溶液，加热至100℃后加入0.9毫升1％柠檬酸三钠水溶液，在加热条件下不断搅拌，溶液变为亮红色后再持续反应6～8分钟。最后，溶液泠却至室温，稀释到50毫升，得到金纳米粒子水溶液。
(2)将25.6克/毫升聚乙烯吡咯烷酮水溶液超声处理15～30分钟后，加入10毫升步骤(1)中所得金纳米粒子水溶液中，在搅拌速度600转/分钟下室温反应24小时。所得溶液以转速10000转/分钟离心20分钟，所得沉淀分散于1毫升无水乙醇中。
(3)在步骤(2)所得溶液中加入40微升30％氨水，混匀，在搅拌速度600转/分钟下加入30微升10％正硅酸乙酯乙醇溶液，30微升1％3-氨基丙基三甲氧基硅烷乙醇溶液，在室温条件下反应24小时。所得溶液以转速4000转/分钟离心20分钟，重复三次，得到氨基化二氧化硅包覆的金纳米粒子。
(4)在搅拌下在45.5毫升水中加入0.3毫升1摩尔/升氢氧化钠,1毫升1.2％四羟甲基氯化磷水溶液，搅拌2分钟后快速加入2毫升10克/升氯金酸水溶液，得到Duff胶体。
(5)步骤(3)中所得沉淀产物分散于1毫升无水乙醇中，与300微升1M氯化钠水溶液同时迅速加入步骤(3)中所得20毫升Duff胶体中。混合后超声30分钟。在室温下孵化4天，每天轻摇一次并超声20分钟。
(6)将步骤(5)中所得溶液超声20分钟，离心30分钟，沉淀物转移到新离心管中加入800微升水，超声5分钟，离心30分钟，重复三次，沉淀物收集后溶于4毫升水中。
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