CN108672694B - 一种增强金纳米团簇荧光强度和稳定性的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种增强金纳米团簇荧光强度和稳定性的方法，包括：将金纳米簇溶于水中，搅拌混合均匀，得到金纳米团簇溶液；加入银离子源，室温搅拌反应，得到银离子改性金纳米团簇溶液，透析，冷冻干燥，得到荧光强度和稳定性增强的金纳米团簇粒子。本发明制备过程步骤简单，反应条件温和，不需要加入额外的化学还原剂，绿色高效；制得的银离子改性金纳米团簇粒子发红色荧光，最大激发波长位于525nm，最大发射波长位于近红外光区710nm，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。

Description

一种增强金纳米团簇荧光强度和稳定性的方法
技术领域
本发明属于纳米材料技术领域，特别涉及一种增强金纳米团簇荧光强度和稳定性的方法。
背景技术
金纳米团簇是由几个到上百个的金原子组成，粒径在1纳米左右的一种荧光物质。相比于量子点以及有机荧光材料，金纳米团簇在物理化学性质方面有其独特的优点，如更低的毒性、良好的生物兼容性、良好的光学稳定性以及良好的储存稳定性，在重金属离子检测，生物标记，细胞成像以及药物运输等方面有重要应用。
金纳米团簇一般采用还原剂还原，配体稳定的方法制备，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还原剂和稳定剂，在温和的反应条件下生成，同时能够提供非常好的水溶性和生物相容性。
但金纳米簇的结构特性使得其量子产率和荧光强度低于一些荧光分子，所以一些研究致力于提高其荧光性能。一些研究以聚集诱导荧光增强原理提高金纳米簇的荧光性能和稳定性，如阳离子聚合，高分子聚合等。还有一些研究引入金属离子或小分子修补金纳米簇的表面缺陷来提高其荧光性能和稳定性。然而，在粒子稳定性方面，由于蛋白大分子之间容易发生团聚，故以蛋白为模板合成的金纳米团簇在水中往往稳定性较低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种增强金纳米团簇荧光强度和稳定性的方法，在以蛋白为模板合成金纳米团簇过程中引入银离子，可得到荧光显著增强的金银合金纳米团簇，充分利用蛋白分子中巯基或二硫键含量高的特点，采用银离子修饰的方法“屏蔽”蛋白中的巯基或二硫键，以此实现金纳米团簇在水中的稳定分布，最终获得荧光增强且稳定性提高的金纳米团簇粒子。
本发明的一种增强金纳米团簇荧光强度和稳定性的方法，包括：
(1)将金纳米簇溶于水中，搅拌混合均匀，得到浓度为1～10mg/mL的金纳米团簇溶液；
(2)向步骤(1)得到的金纳米团簇溶液中加入银离子源，室温搅拌反应，得到银离子改性金纳米团簇溶液，透析，冷冻干燥，得到荧光强度和稳定性增强的金纳米团簇粒子；其中金纳米团簇与银离子源的用量比为100:1～4。
所述步骤(1)中的金纳米簇是以蛋白为模板，氯金酸为前体，通过原位合成制得。
所述蛋白为蛋白结构中巯基或二硫键含量高的蛋白，包括角蛋白、白蛋白、乳清蛋白、α-乳白蛋白、胰蛋白、溶菌酶或乳铁蛋白，但不限于此。
所述步骤(2)中的银离子源为硝酸银或醋酸银，但不限于此。
所述步骤(2)中室温搅拌反应的时间为2～12h。
所述步骤(2)中透析的工艺条件为：采用截留分子量为3500Da的透析袋，透析24h。
有益效果
(1)本发明制备过程步骤简单，反应条件温和，不需要加入额外的化学还原剂，绿色高效。
(2)本发明采用银离子改性金纳米团簇粒子，通过引入银离子，有效防止金纳米粒子由于蛋白团聚而导致的水中稳定性差的不足，且加入银离子后其荧光性能得到改善，荧光强度提高3～4倍，大幅度提高了金纳米团簇的荧光强度和稳定性。
(3)本发明制备的银离子改性金纳米团簇，发红色荧光，最大激发波长位于525nm，最大发射波长位于近红外光区710nm，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为实施例1制得的银离子改性金纳米团簇溶液(a，b)和粒子(c，d)的荧光效果对比图；
图2为实施例1制得的金纳米簇(左)和银离子改性的金纳米团簇粒子(右)的水中稳定性对比结果图；
图3为实施例1制得的银离子改性金纳米团簇粒子的荧光光谱分析图；
图4为实施例2制得的银离子改性金纳米团簇粒子的荧光光谱分析图；
图5为实施例3制得的银离子改性金纳米团簇粒子的荧光光谱分析图；
图6为实施例4制得的银离子改性金纳米团簇粒子的荧光光谱分析图；
图7为实施例5制得的银离子改性金纳米团簇粒子的荧光光谱分析图；
图8为实施例6制得的银离子改性金纳米团簇粒子的荧光光谱分析图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
(1)以角蛋白为模板，氯金酸为前体，原位合成制得金纳米簇。
(2)将4mg步骤(1)得到的金纳米簇溶于4mL水中，充分搅拌，使溶液混合均匀，得到黄色的金纳米团簇溶液。
(3)向步骤(2)得到的金纳米团簇溶液中加入40μg硝酸银，室温搅拌反应孵育12h，得到明黄色的银离子改性的金纳米团簇溶液，倒入截留分子量为3500Da的透析袋中，透析24h，冷冻干燥，得到银离子改性的金纳米团簇粒子。
本实施例制得的银离子改性金纳米团簇溶液和粒子的荧光效果对比图，如图1所示，其中银离子改性金纳米团簇溶液(a)和粒子(c)为正常状态下，银离子改性金纳米团簇溶液(b)和粒子(d)为荧光状态下，可知银离子改性金纳米团簇发红色荧光。
本实施例制得的金纳米簇(左)和银离子改性的金纳米团簇粒子(右)的水中稳定性对比结果，如图2所示，可知随着时间的推移，未经改性的金纳米簇的相对荧光强度逐渐减弱，而经银离子改性的金纳米团簇粒子仍具有较强的相对荧光强度，稳定性明显提高。
本实施例制得的银离子改性的金纳米团簇粒子荧光强度增强，荧光光谱分析图，如图3所示，可知最大激发波长为525nm，最大发射波长为710nm，。
实施例2
(1)将4mg实施例1步骤(1)得到的金纳米簇溶于4mL水中，充分搅拌，使溶液混合均匀，得到黄色的金纳米团簇溶液。
(2)向步骤(1)得到的金纳米团簇溶液中加入80μg硝酸银，室温搅拌反应孵育12h，得到明黄色的银离子改性金纳米团簇溶液，倒入截留分子量为3500Da的透析袋中，透析24h，冷冻干燥，得到银离子改性的金纳米团簇粒子。
本实施例制得的银离子改性的金纳米团簇粒子，稳定性提高，荧光强度增强，发红色荧光，荧光光谱分析图，如图4所示，可知最大激发波长为525nm，最大发射波长为710nm。
实施例3
(1)将4mg实施例1步骤(1)得到的金纳米簇溶于4mL水中，充分搅拌，使溶液混合均匀，得到黄色的金纳米团簇溶液。
(2)向步骤(1)得到的金纳米团簇溶液中加入160μg硝酸银，室温搅拌反应孵育12h，得到明黄色的银离子改性金纳米团簇溶液，倒入截留分子量为3500Da的透析袋中，透析24h，冷冻干燥，得到银离子改性的金纳米团簇粒子。
本实施例制得的银离子改性的金纳米团簇粒子，稳定性提高，荧光强度增强，发红色荧光，荧光光谱分析图，如图5所示，可知最大激发波长为525nm，最大发射波长为710nm。
实施例4
(1)将20mg实施例1步骤(1)得到的金纳米簇溶于4mL水中，充分搅拌，使溶液混合均匀，得到黄色的金纳米团簇溶液。
(2)向步骤(1)得到的金纳米团簇溶液中加入400μg硝酸银，室温搅拌反应孵育12h，得到明黄色的银离子改性金纳米团簇溶液，倒入截留分子量为3500Da的透析袋中，透析24h，冷冻干燥，得到银离子改性的金纳米团簇粒子。
本实施例制得的银离子改性的金纳米团簇粒子，稳定性提高，荧光强度增强，发红色荧光，荧光光谱分析图，如图6所示，可知最大激发波长为525nm，最大发射波长为710nm。
实施例5
(1)将40mg实施例1步骤(1)得到的金纳米簇溶于4mL水中，充分搅拌，使溶液混合均匀，得到黄色的金纳米团簇溶液。
(2)向步骤(1)得到的金纳米团簇溶液中加入800μg硝酸银，室温搅拌反应孵育12h，得到明黄色的银离子改性金纳米团簇溶液，倒入截留分子量为3500Da的透析袋中，透析24h，冷冻干燥，得到银离子改性的金纳米团簇粒子。
本实施例制得的银离子改性的金纳米团簇粒子，稳定性提高，荧光强度增强，发红色荧光，荧光光谱分析图，如图7所示，可知最大激发波长为525nm，最大发射波长为710nm。
实施例6
(1)将4mg实施例1步骤(1)得到的金纳米簇溶于4mL水中，充分搅拌，使溶液混合均匀，得到黄色的金纳米团簇溶液。
(2)向步骤(1)得到的金纳米团簇溶液中加入80μg硝酸银，室温搅拌反应孵育2h，得到明黄色的银离子改性金纳米团簇溶液，倒入截留分子量为3500Da的透析袋中，透析24h，冷冻干燥，得到银离子改性的金纳米团簇粒子。
本实施例制得的银离子改性的金纳米团簇粒子，稳定性提高，荧光强度增强，发红色荧光，荧光光谱分析图，如图8所示，可知最大激发波长为525nm，最大发射波长为710nm。

Claims (3)

1.一种增强金纳米团簇荧光强度和稳定性的方法，包括：
(1)将金纳米簇溶于水中，搅拌混合均匀，得到浓度为1～10mg/mL的金纳米团簇溶液；其中金纳米簇是以蛋白为模板，氯金酸为前体，通过原位合成制得，所述蛋白为蛋白结构中巯基或二硫键含量高的蛋白，具体为角蛋白、白蛋白、乳清蛋白、α-乳白蛋白、胰蛋白、溶菌酶或乳铁蛋白；
(2)向步骤(1)得到的金纳米团簇溶液中加入银离子源，室温搅拌反应2～12h，得到银离子改性金纳米团簇溶液，透析，冷冻干燥，得到荧光强度和稳定性增强的红色金纳米团簇粒子；其中金纳米团簇与银离子源的质量比为(100:1)～(100:4)。
2.根据权利要求1所述的一种增强金纳米团簇荧光强度和稳定性的方法，其特征在于：所述步骤(2)中的银离子源为硝酸银或醋酸银。
3.根据权利要求1所述的一种增强金纳米团簇荧光强度和稳定性的方法，其特征在于：所述步骤(2)中透析的工艺条件为：采用截留分子量为3500Da的透析袋，透析24h。
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