CN111408732B - 一种利用dna诱导和手性光辅助生长的手性纳米材料合成方法 - Google Patents

一种利用dna诱导和手性光辅助生长的手性纳米材料合成方法 Download PDF

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Abstract

一种利用DNA诱导和手性光辅助生长的手性纳米材料合成方法，属于材料化学技术领域。本发明首先合成金纳米三角并将带巯基的单链DNA序列与金纳米三角共同孵育一段时间，然后用于下一步生长；加入表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）和氯金酸组成的生长液，再加入还原剂抗坏血酸，并在偏振光的照射下进行反应。反应结束后离心去上清，取沉淀在CTAB中重悬，重复若干次后得到DNA诱导和手性光辅助生长的手性纳米材料。本发明对开发强手性纳米材料新的合成方法及其在生物，医学，光学等领域的应用打下了扎实的基础。

Description

一种利用DNA诱导和手性光辅助生长的手性纳米材料合成 方法
技术领域
本发明涉及一种利用DNA诱导和手性光辅助生长的手性纳米材料合成方法，属于材料化学技术领域。
背景技术
近年来，手性纳米材料在手性分离、手性催化、生物标记与检测和光学超材料等领域展现出的应用前景，使手性纳米材料在化学、生物、物理等多个领域受到越来越多的关注。传统的手性纳米材料的合成受合成过程繁琐、条件苛刻、产物手性强度较低等影响，阻碍了手性纳米材料应用潜能的开发。因此，设计一种简单有效的手性纳米材料制备方法具有非常重要的意义。
发明内容
本发明的目的是克服上述不足之处，提供一种利用DNA诱导和手性光辅助生长的手性纳米材料合成方法，对开发强手性纳米材料在生物，医学，光学等领域的应用打下了扎实的基础。
本发明的技术方案，一种利用DNA诱导和手性光辅助生长的手性纳米材料合成方法，首先合成金纳米三角，随后用带巯基的单链DNA序列与金纳米三角共同孵育，得到结合有DNA的金纳米三角，将其作为种子用于下一步生长；在上述种子中加入CTAB和氯金酸组成的生长液，再加入还原剂抗坏血酸，并在偏振光的照射下进行反应，得到手性纳米材料。
进一步地，具体步骤如下：
（1）在1.5mL离心管中加入1mL超纯水，20μL 0.1mol/L CTAB和20μL 0.02mol/LHAuCl4，混合均匀，静置10min；加入20μL 0.05mol/L抗坏血酸，充分混匀，溶液变为无色后加入30μL结合有DNA的金纳米三角；
（2）将溶液迅速混匀并立即置于594nm波长，不同偏振条件下照射，光功率为20-120mW/cm2 ，光照时间为1h；反应结束后1.7xg离心1-2min，弃上清，将沉淀重悬在0.5mmol/LCTAB中；重复三次同样的离心操作，制得利用DNA诱导和手性光辅助生长的手性纳米材料。
进一步地，步骤（2）中所述不同偏振条件具体为垂直偏振，左圆偏振或右圆偏振。
所述结合有DNA的金纳米三角制备过程如下：
（1）在反应瓶中加入8mL超纯水和1.5-2mL 100mmol/L十六烷基三甲基氯化铵（CTAC），混合均匀；
（2）继续加入50-75μL 10mmol/L KI溶液，80μL 25.4mmol/L HAuCl4 溶液和20μL1mol/L的NaOH溶液，混合均匀；加入 80-100μL 64mmol/L 的抗坏血酸溶液还原Au3+；快速加入8-10μL 0.33mol/L的NaOH溶液，充分混匀2~3s，室温下静置反应10min；
（3）反应完成后，3.4xg离心10min；弃上清，将沉淀重悬在0.5mmol/L CTAB中，同样的离心操作，重复三次，制得金纳米三角；
（4）1.5mL 离心管中加入60μL金纳米三角，8μL 100nmol/L带巯基的单链DNA序列，充分混匀，37℃孵育2h；反应结束后1.7xg离心1-2min，弃上清，将沉淀重悬在TE 缓冲液中，得到结合有DNA的金纳米三角。
步骤（4）所述带巯基的单链DNA序列具体为：SEQ ID No.2：C5:-SH-CCCCC；SEQ IDNo.3：C10:-SH-CCCCCCCCCC；SEQ ID No.4：T5:-SH-TTTTT；SEQ ID No.5：T10:-SH-TTTTTTTTTT；SEQ ID No.1：A9:-SH-AAAAAAAAA； 或SEQ ID No.6：A30:-SH-AAAAAAAAAAAAAAAAAAAA AAAAAAAAAA。
本发明的有益效果：本发明提供了一种利用DNA诱导和手性光辅助生长的手性纳米材料合成方法，对开发强手性纳米材料新的合成方法及其在生物，医学，光学等领域的应用打下了扎实的基础。
附图说明
图1为本发明的实施例2所制备利用不同单链DNA序列诱导合成的手性纳米材料的圆二色谱图。
图2为本发明的实施例2所制备利用不同浓度-SH-AAAAAAAAA序列诱导合成的手性纳米材料的圆二色谱图。
图3为本发明的实施例2所制备利用-SH-AAAAAAAAA序列在左圆偏振光照射下合成的手性纳米材料的圆二色谱图。
图4为本发明的实施例2所制备利用-SH-AAAAAAAAA序列在左圆偏振光照射下合成的手性纳米材料的透射电镜图。
具体实施方式
本发明下面的实施例仅作为本发明内容的进一步说明，不能作为本发明的限定内容或范围。下面通过实施例对本发明作进一步说明。
实施例1 结合有DNA的金纳米三角的制备
（1）在反应瓶中加入8mL超纯水，1.5-2mL 100mmol/L CTAC，混合均匀；
（2）加入50-75μL 10mmol/L KI溶液，80μL 25.4mmol/L HAuCl4 溶液和20μL1mol/L的NaOH溶液，混合均匀；加入 80-100μL 64mmol/L 的抗坏血酸溶液还原Au3+；快速加入8-10μL 0.33mol/L的NaOH溶液，充分混匀2~3s，室温下静置反应10min；
（3）反应完成后，3.4xg离心10min；弃上清，将沉淀重悬在0.5mmol/L CTAB中，同样的离心操作，重复三次，制得金纳米三角；
（4）1.5mL 离心管中加入60μL金纳米三角，8μL 100nmol/L 带巯基的单链DNA序列，充分混匀，37℃孵育2h。反应结束后1.7 xg离心1-2 min，弃上清，将沉淀重悬在TEbuffer中，得到结合有DNA的金纳米三角。
实施例2 DNA诱导和手性光辅助合成的手性纳米材料的制备
（1）在1.5mL离心管中加入1mL超纯水，20μL 0.1mol/L CTAB和20μL 0.02mol/LHAuCl4，混合均匀,静置10min；加入20μL 0.05mol/L抗坏血酸，充分混匀，溶液变为无色后加入30μL结合有DNA的金纳米三角;
（2）将溶液迅速混匀并立即置于594nm波长，不同偏振条件下照射，光功率为20-120mW/cm2，光照时间为1h; 反应结束后1.7xg离心1-2min，弃上清，将沉淀重悬在0.5mmol/L CTAB中；同样的离心操作，重复三次，制得利用DNA诱导和手性光辅助生长的手性纳米材料。
带巯基的单链DNA序列具体为：SEQ ID No.2：C5:-SH-CCCCC；SEQ ID No.3：C10:-SH-CCCCCCCCCC；SEQ ID No.4：T5:-SH-TTTTT；SEQ ID No.5：T10:-SH-TTTTTTTTTT；SEQ IDNo.1：A9:-SH-AAAAAAAAA； 或SEQ ID No.6：A30:-SH-AAAAAAAAAA AAAAAAAAAA AAAAAAAAAA。结果如图1-4所示。
由图1可知，不同DNA序列诱导合成的手性纳米材料的手性光学信号强度不同。其中，SEQ ID No.1：A9：-SH-AAAAAAAAA序列诱导合成的手性纳米材料的手性光学信号最强。
由图2可知，不同浓度的A9：-SH-AAAAAAAAA序列诱导合成的手性纳米材料的手性光学信号强度不同，DNA浓度为100nmo/L时信号最强。
由图3可知，-SH-AAAAAAAAA浓度为100nmo/L时，在左圆偏振光照射下诱导合成的手性纳米材料，其手性信号增强。
由图4可知，-SH-AAAAAAAAA浓度为100nmo/L时，左圆偏振光照射下诱导合成的手性纳米材料，其较强的手性信号是来源于材料螺旋状的手性结构。
序列表
<110> 江南大学
<120> 一种利用DNA诱导和手性光辅助生长的手性纳米材料合成方法
<160> 6
<170> SIPOSequenceListing 1.0
<210> 1
<211> 9
<212> DNA
<213> A9(2 Ambystoma laterale x Ambystoma jeffersonianum)
<400> 1
aaaaaaaaa 9
<210> 2
<211> 5
<212> DNA
<213> C5(2 Ambystoma laterale x Ambystoma jeffersonianum)
<400> 2
ccccc 5
<210> 3
<211> 10
<212> DNA
<213> C10(2 Ambystoma laterale x Ambystoma jeffersonianum)
<400> 3
cccccccccc 10
<210> 4
<211> 5
<212> DNA
<213> T5(2 Ambystoma laterale x Ambystoma jeffersonianum)
<400> 4
ttttt 5
<210> 5
<211> 10
<212> DNA
<213> T10(2 Ambystoma laterale x Ambystoma jeffersonianum)
<400> 5
tttttttttt 10
<210> 6
<211> 30
<212> DNA
<213> A30(2 Ambystoma laterale x Ambystoma jeffersonianum)
<400> 6
aaaaaaaaaa aaaaaaaaaa aaaaaaaaaa 30

Claims (4)

1.一种利用DNA诱导和手性光辅助生长的手性纳米材料合成方法，其特征在于：首先合成金纳米三角，随后用带巯基的单链DNA序列与金纳米三角共同孵育，得到结合有DNA的金纳米三角，将其作为种子用于下一步生长；在上述种子中加入CTAB和氯金酸组成的生长液，再加入还原剂抗坏血酸，并在偏振光的照射下进行反应，得到手性纳米材料；
具体步骤如下：
（1）在1.5mL离心管中加入1mL超纯水，20μL 0.1mol/L CTAB和20μL 0.02mol/L HAuCl4，混合均匀，静置10min；加入20μL 0.05mol/L抗坏血酸，充分混匀，溶液变为无色后加入30μL结合有DNA的金纳米三角；
（2）将溶液迅速混匀并立即置于594nm波长，不同偏振条件下照射，光功率为20-120mW/cm2 ，光照时间为1h；反应结束后1.7xg离心1-2min，弃上清，将沉淀重悬在0.5mmol/L CTAB中；重复三次同样的离心操作，制得利用DNA诱导和手性光辅助生长的手性纳米材料；
所述带巯基的单链DNA序列具体为：SEQ ID No.1：A9:-SH-AAAAAAAAA；SEQ ID No.2：C5:-SH-CCCCC；SEQ ID No.3：C10:-SH-CCCCCCCCCC；SEQ ID No.4：T5:-SH-TTTTT；SEQ IDNo.5：T10:-SH-TTTTTTTTTT；或SEQ ID No.6：A30:-SH-AAAAAAAAAA AAAAAAAAAAAAAAAAAAAA。
2.根据权利要求1所述DNA诱导和手性光辅助生长的手性纳米材料合成方法，其特征在于：步骤（2）中所述不同偏振条件具体为垂直偏振，左圆偏振或右圆偏振。
3.根据权利要求1所述DNA诱导和手性光辅助生长的手性纳米材料合成方法，其特征在于所述结合有DNA的金纳米三角制备过程如下：
（1）在反应瓶中加入8mL超纯水和1.5-2mL 100mmol/L十六烷基三甲基氯化铵CTAC，混合均匀；
（2）继续加入50-75μL 10mmol/L KI溶液，80μL 25.4mmol/L HAuCl4 溶液和20μL 1mol/L的NaOH溶液，混合均匀；加入 80-100μL 64mmol/L 的抗坏血酸溶液还原Au3+；快速加入8-10μL 0.33mol/L的NaOH溶液，充分混匀2~3s，室温下静置反应10min；
（3）反应完成后，3.4xg离心10min；弃上清，将沉淀重悬在0.5mmol/L CTAB中，同样的离心操作，重复三次，制得金纳米三角；
（4）1.5mL 离心管中加入60μL金纳米三角，8μL 100nmol/L带巯基的单链DNA序列，充分混匀，37℃孵育2h；反应结束后1.7xg离心1-2min，弃上清，将沉淀重悬在TE 缓冲液中，得到结合有DNA的金纳米三角。
4.根据权利要求3所述DNA诱导和手性光辅助生长的手性纳米材料合成方法，其特征在于：步骤（4）所述带巯基的单链DNA序列具体为SEQ ID No.1:-SH-AAAAAAAAA。
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