CN108031857A - 一种发红色荧光的金纳米团簇的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种发红色荧光的金纳米团簇的制备方法，其特征在于，分别配置氯金酸溶液、角蛋白溶液，室温下将氯金酸溶液缓慢加入到角蛋白溶液中，然后充分搅拌，使溶液混合均匀，得到淡黄色溶液；将溶液的pH值调至8～12；将溶液置于25～60℃条件下孵育，得到棕色的金纳米团簇溶液；将金纳米团簇溶液倒入截留分子量为透析袋中透析，然后冷冻干燥得到金纳米簇粒子。本发明采用角蛋白作为稳定剂和还原剂，以四氯金酸为前体合成荧光金簇，制得的金纳米团簇发红色荧光，最大激发波长位于520nm，最大发射波长位于近红外光区670nm。角蛋白具有丰富的巯基，稳定性能良好，同时具有有效的还原能力。
Description
技术领域
本发明涉及一种发红色荧光的金纳米团簇的制备方法，属于纳米材料技术领域。
背景技术
金纳米团簇通常是由几个到上百个的金原子组成的，它们的大小在1纳米左右，因此它们是介于金原子与金纳米粒子之间的物质。由于尺寸方面的影响，金簇呈现出一些特殊的性能，如表面效应，量子尺寸效应，体积效应和宏观量子隧道效应等纳米材料具有的特征。同时金簇还具有一般金纳米颗粒没有的荧光性能，而且相比于量子点以及其他的有机荧光材料，金纳米团簇在物理化学性质方面也有其独特的优点。量子点中通常含有一些重金属镉，铅等有毒物质，有机的荧光材料由于其荧光寿命方面的限制导致在应用方面受到制约。而金簇由于具有更低的毒性、良好的生物兼容性、良好的光学稳定性以及容易储存而被广泛的研究，且将其应用到重金属离子检测，生物标记，细胞成像以及药物运输等方面。
金纳米簇有很多不同的合成方法，一般采用还原剂还原，配体稳定的方法制备金簇，如硫醇类小分子配体，树状大分子及聚合物，蛋白质及DNA等等。其中蛋白质作为配体合成荧光金簇有特别的优势，因为蛋白质可同时作为环境友好的有还原性和稳定性能的分子，仅仅需要温和的反应环境，同时能够提供非常好的水溶性和天然的生物兼容性。而且，蛋白质三维复杂结构能够耐受较宽范围的pH且能够和其他系统相结合。
目前报道可以原位合成纳米金簇的蛋白质模板有牛血清白蛋白，转铁蛋白，糜蛋白等，其机理为蛋白质中的酪氨酸在碱性条件下还原金离子，同时巯基与金形成共价键稳定纳米金簇。
发明内容
本发明所要解决的问题是：提供一种发红色荧光的金纳米团簇的制备方法。
为了解决上述问题，本发明提供了一种发红色荧光的金纳米团簇的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1)：分别配置浓度为5～20mM的氯金酸溶液、浓度为5～50g/L的角蛋白溶液，室温下将氯金酸溶液缓慢加入到角蛋白溶液中，然后充分搅拌，使溶液混合均匀，得到淡黄色溶液；
步骤2)：将步骤1)得到的溶液的pH值调至8～12；
步骤3)：将步骤2)得到的溶液置于25～60℃条件下孵育4～12h，得到棕色的金纳米团簇溶液；
步骤4)：将金纳米团簇溶液倒入截留分子量为3500Da的透析袋中，透析24h，然后冷冻干燥得到金纳米簇粒子。
优选地，所述步骤1)中的角蛋白直接取自含有角蛋白的材料或从角蛋白原料中能够提取得到的任何分子量形式的角蛋白。
更优选地，所述含有角蛋白的材料为人的毛发、指甲、动物毛发、动物角或蹄。
更优选地，所述含有角蛋白的材料为羊毛、家禽羽毛、牛角或牛蹄。
优选地，所述步骤3)中调节pH值的试剂采用氨水或NaOH溶液。
本发明采用角蛋白作为稳定剂和还原剂，以四氯金酸为前体合成荧光金簇，制得的金纳米团簇发红色荧光，最大激发波长位于520nm，最大发射波长位于近红外光区670nm。角蛋白具有丰富的巯基，稳定性能良好，同时具有有效的还原能力。本发明整个制备过程步骤简单，反应条件温和，且不需要加入额外的化学还原剂，绿色高效。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
(1)角蛋白含有丰富的巯基，本发明创造性的使用角蛋白作为反应的稳定剂和还原剂制备纳米金簇。该方法步骤简单，反应条件温和，且不需要加入额外的化学还原剂；
(2)本发明制备的金纳米团簇发红色荧光，最大激发波长位于520nm，最大发射波长位于近红外光区670nm，不需要紫外激发，在细胞标记和生物成像领域有较大的应用潜力。
附图说明
图1为本发明制得的金纳米团簇的实物与荧光效果的对比图；
图2为实施例1-3的荧光光谱分析图；图中a为实施例1，b为实施例2，c为实施例3；
图3为实施例4-6的荧光光谱分析图；图中a为实施例4，b为实施例5，c为实施例6；
图4为实施例7-9的荧光光谱分析图；图中a为实施例7，b为实施例8，c为实施例9。
具体实施方式
为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
实施例1
一种发红色荧光的金纳米团簇的制备方法：
(1)将0.5mL、10mM氯金酸溶液加入到0.5mL、15g/L角蛋白溶液中，混合均匀；
(2)向上述溶液中加入NaOH溶液调节pH至12，得到淡黄色溶液；
(3)将上述溶液在37℃下孵育12h后得到棕色的金纳米团簇溶液；
(4)将金纳米团簇溶液倒入截留分子量为3500Da的透析袋中，透析24h，然后冷冻干燥得到金纳米簇粒子。
上述方法得到的纳米金簇粒子的激发波长为520nm，发射波长为680nm。
实施例2
一种发红色荧光的金纳米团簇的制备方法：
(1)将0.5mL、10mM氯金酸溶液加入到0.5mL、20g/L角蛋白溶液中，混合均匀；
(2)向上述溶液中加入NaOH溶液调节pH至12，得到淡黄色溶液；
(3)将上述溶液在37℃下孵育12h后得到棕色的金纳米团簇溶液；
(4)将金纳米团簇溶液倒入截留分子量为3500Da的透析袋中，透析24h，然后冷冻干燥得到金纳米簇粒子。
上述方法得到的纳米金簇粒子的激发波长为520nm，发射波长为680nm。
实施例3
一种发红色荧光的金纳米团簇的制备方法：
(1)将0.5mL、10mM氯金酸溶液加入到0.5mL、25g/L角蛋白溶液中，混合均匀；
(2)向上述溶液中后加入NaOH溶液调节pH至12，得到淡黄色溶液；
(3)将上述溶液在37℃下孵育12h后得到棕色的金纳米团簇溶液；
(4)将金纳米团簇溶液倒入截留分子量为3500Da的透析袋中，透析24h，然后冷冻干燥得到金纳米簇粒子。
上述方法得到的纳米金簇粒子的激发波长为520nm，发射波长为680nm。
实施例4
一种发红色荧光的金纳米团簇的制备方法：
(1)将0.5mL、10mM氯金酸溶液加入到0.5mL、25g/L角蛋白溶液中，混合均匀；
(2)向上述溶液中加入NaOH溶液调节pH至8，得到淡黄色溶液；
(3)将上述溶液在37℃下孵育12h后得到棕色的金纳米团簇溶液；
(4)将金纳米团簇溶液倒入截留分子量为3500Da的透析袋中，透析24h，然后冷冻干燥得到金纳米簇粒子。
上述方法得到的纳米金簇粒子的激发波长为520nm，发射波长为650nm。
实施例5
一种发红色荧光的金纳米团簇的制备方法：
(1)将0.5mL、5mM氯金酸溶液加入到0.5mL、5g/L角蛋白溶液中，混合均匀；
(2)向上述溶液中加入NaOH溶液调节pH至10，得到淡黄色溶液；
(3)将上述溶液在25℃下孵育12h后得到棕色的金纳米团簇溶液；
(4)将金纳米团簇溶液倒入截留分子量为3500Da的透析袋中，透析24h，然后冷冻干燥得到金纳米簇粒子。
上述方法得到的纳米金簇粒子的激发波长为520nm，发射波长为670nm。
实施例6
一种发红色荧光的金纳米团簇的制备方法：
(1)将0.5mL、20mM氯金酸溶液加入到0.5mL、50g/L角蛋白溶液中，混合均匀；
(2)向上述溶液中加入NaOH溶液调节pH至12，得到淡黄色溶液；
(3)将上述溶液在60℃下孵育12h后得到棕色的金纳米团簇溶液；
(4)将金纳米团簇溶液倒入截留分子量为3500Da的透析袋中，透析24h，然后冷冻干燥得到金纳米簇粒子。
上述方法得到的纳米金簇粒子的激发波长为520nm，发射波长为680nm。
实施例7
一种发红色荧光的金纳米团簇的制备方法：
(1)将0.5mL、5mM氯金酸溶液加入到0.5mL、25g/L角蛋白溶液中，混合均匀
(2)向上述溶液中加入NaOH溶液调节pH至10，得到淡黄色溶液；
(3)将上述溶液在37℃下孵育12h后得到棕色的金纳米团簇溶液；
(4)将金纳米团簇溶液倒入截留分子量为3500Da的透析袋中，透析24h，然后冷冻干燥得到金纳米簇粒子。
上述方法得到的纳米金簇粒子的激发波长为520nm，发射波长为680nm。
实施例8
一种发红色荧光的金纳米团簇的制备方法：
(1)将0.5mL、10mM氯金酸溶液加入到0.5mL、25g/L角蛋白溶液中，混合均匀；
(2)向上述溶液中加入NaOH溶液调节pH至12，得到淡黄色溶液。
(3)将上述溶液在37℃下孵育4h后得到棕色的金纳米团簇溶液；
(4)将金纳米团簇溶液倒入截留分子量为3500Da的透析袋中，透析24h，然后冷冻干燥得到金纳米簇粒子。
上述方法得到的纳米金簇粒子的激发波长为520nm，发射波长为680nm。
实施例9
一种发红色荧光的金纳米团簇的制备方法：
(1)将0.5mL、20mM氯金酸溶液加入到0.5mL、25g/L角蛋白溶液中，混合均匀；
(2)向上述溶液中加入NaOH溶液调节pH至12，得到淡黄色溶液；
(3)将上述溶液在37℃下孵育8h后得到棕色的金纳米团簇溶液；
(4)将金纳米团簇溶液倒入截留分子量为3500Da的透析袋中，透析24h，然后冷冻干燥得到金纳米簇粒子。
上述方法得到的纳米金簇粒子的激发波长为520nm，发射波长为680nm。
Claims (5)
1.一种发红色荧光的金纳米团簇的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1)：分别配置浓度为5～20mM的氯金酸溶液、浓度为5～50g/L的角蛋白溶液，室温下将氯金酸溶液缓慢加入到角蛋白溶液中，然后充分搅拌，使溶液混合均匀，得到淡黄色溶液；
步骤2)：将步骤1)得到的溶液的pH值调至8～12；
步骤3)：将步骤2)得到的溶液置于25～60℃条件下孵育4～12h，得到棕色的金纳米团簇溶液；
步骤4)：将金纳米团簇溶液倒入截留分子量为3500Da的透析袋中，透析24h，然后冷冻干燥得到金纳米簇粒子。
2.如权利要求1所述的发红色荧光金纳米团簇的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中的角蛋白直接取自含有角蛋白的材料或从角蛋白原料中能够提取得到的任何分子量形式的角蛋白。
3.如权利要求2所述的发红色荧光金纳米团簇的制备方法，其特征在于，所述含有角蛋白的材料为人的毛发、指甲、动物毛发、动物角或蹄。
4.如权利要求3所述的发红色荧光金纳米团簇的制备方法，其特征在于，所述含有角蛋白的材料为羊毛、家禽羽毛、牛角或牛蹄。
5.如权利要求1所述的发红色荧光金纳米团簇的制备方法，其特征在于，所述步骤3)中调节pH值的试剂采用氨水或NaOH溶液。
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