CN112605393B - 一种特异性结合多肽修饰银纳米颗粒的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及银纳米颗粒制备技术，旨在提供一种特异性结合多肽修饰银纳米颗粒的制备方法。包括：在室温下将AuBP1多肽、硝酸银和超纯水震荡混匀后静置；然后向混合液中同时加入新配制的硼氢化钠溶液与L‑抗坏血酸溶液；震荡混合后静置，得到特异性结合多肽修饰银纳米颗粒悬浮液。本发明采用AuBP1多肽为模板诱导和成银纳米颗粒；硼氢化钠与L‑抗坏血酸作为混合还原剂，前者使颗粒快速形核，后者使颗粒缓慢生长，合成过程只需常温下震荡后静置，制备工艺过程快捷简便。反应过程中使用水作为反应体系，避免使用有毒化学试剂，属于绿色环保的制备手段。制备得到的银纳米颗粒属于纳米级单分散银纳米颗粒，具有较好的光学特性。

Description

一种特异性结合多肽修饰银纳米颗粒的制备方法
技术领域
本发明涉及银纳米颗粒制备技术领域，具体涉及一种特异性结合多肽修饰银纳米颗粒的制备方法。
背景技术
银纳米材料因其特殊的等离子共振效应在光学、电学、电化学、能源、生物等领域受到了广泛的关注，银纳米颗粒的形貌控制一直以来也是银纳米材料制备技术领域的研究热点。由于银纳米颗粒的形状、尺寸以及表面特性等形貌特征会对银纳米材料的功能特性起到决定性的影响，可通过改变颗粒大小、形貌以及表面化学状态达到调节贵金属颗粒表面局域等离子共振特性(LSPR)的目的，因此大量的研究都致力于开发多样化、精准可控的银纳米颗粒的制备方法。在银纳米材料的液相制备过程中，覆盖在纳米颗粒表面的功能化配位分子对于纳米结构的形核、生长和表面化学钝化起到了关键作用，但目前通过表面配位分子对于特定纳米材料形貌可编辑化的控制仍然是一项挑战。
相比传统的无机纳米材料表面配位分子，多肽分子因其多样性、可编辑性以及环境友好等优点广泛应用于无机纳米材料的制备，特别是作为模板诱导贵金属纳米材料的生长。
与传统表面配位分子相比，生物分子的复杂性以及对于无机材料的特异选择识别性使得人们能够通过对生物分子序列的不同编排对纳米材料进行合理的结构设计。多肽分子链中的不同氨基酸功能基团的排布组合使得多肽分子在无机材料表面产生多个具有不同结合力的位点，他们的协同作用导致了具有特定氨基酸序列的多肽分子对于某种无机材料表面具有较强的结合能力，赋予了多肽分子作为表面修饰分子的选择特异性。已有研究表明，多肽序列AuBP1(序列特征WAGAKRLVLRRE)对银表面具有较强的特异性结合作用，可作为模板通过原位还原的方法引导制备银纳米颗粒的制备。但现有的制备方法通常使用例如硼氢化钠的单一强还原剂用于还原银离子，此方法容易导致还原速率过快，造成银纳米颗粒不规则生长、形貌难以控制、颗粒团聚等问题，具体表现为吸收光谱中的特征峰变宽、红移，限制了其在光学等领域的应用。
本发明采用AuBP1多肽、NaBH4及L-抗坏血酸组合还原剂原位还原制备银纳米颗粒的方式，尚未见公开的文献获专利报道。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中使用单一还原剂导致银纳米颗粒形貌难以控制的不足，提供一种特异性结合多肽修饰银纳米颗粒的制备方法。
为解决技术问题，本发明的解决方案是：
提供一种特异性结合多肽修饰银纳米颗粒的制备方法，包括如下步骤：
(1)在室温下将AuBP1多肽溶液和硝酸银溶液加入超纯水中，震荡混匀后静置；在所得的混合液中，多肽与银元素的摩尔比为1∶1～4，银元素的浓度是0.2mmol/L；
(2)按照银元素与硼氢化钠、L-抗坏血酸的摩尔比为1∶1∶2，向混合液中同时加入新配制的硼氢化钠(NaBH4)溶液与L-抗坏血酸溶液；震荡混合后静置，得到特异性结合多肽修饰银纳米颗粒悬浮液。
本发明所述步骤(1)中，AuBP1多肽的相对分子量为1454.75，多肽溶液浓度为1mmol/L；硝酸银(AgNO3)溶液浓度为10mmol/L；震荡后静置时间为10min。
本发明所述步骤(2)中，硼氢化钠(NaBH4)溶液溶度为100mmol/L；L-抗坏血酸溶液浓度为100mmol/L；震荡后静置时间为1h。
发明原理描述：
在银纳米颗粒的合成过程中通常需要使用表面配位修饰分子覆盖颗粒表面，防止纳米颗粒团聚沉淀。传统的表面修饰分子通常通过分子结构中的胺基、巯基、羧基等单一官能基团结合位点钝化保护纳米颗粒表面。
本发明采用AuBP1多肽作为表面修饰分子与模板，原位还原银离子制备银纳米颗粒。选择特异性结合多肽因其多个氨基酸结合位点的协同作用使得特定序列的多肽分子对于银纳米颗粒的表面具有选择特异性的结合能力，能够更有效地钝化保护银纳米颗粒表面。在合成过程中，选择特异性多肽分子首先与银离子充分混合接触，形成银离子-多肽配位络合物后，引入硼氢化钠和L-抗坏血酸还原剂，其中硼氢化钠作为一种强还原剂将银离子在多肽分子表面原位还原形核，L-抗坏血酸作为一种弱还原剂促进银纳米颗粒的外延生长。
本发明以AuBP1多肽为模板，AgNO3为银前驱体，硼氢化钠(NaBH4)为强还原剂，L-抗坏血酸为弱还原剂，通过强弱两种还原剂组合方式原位还原银离子的方式可有效实现规则形貌结构多肽修饰银纳米颗粒材料的制备，制备得到的纳米粒子具有较好的单分散银纳米颗粒的局部表面等离子共振(LSPR)特性。
与现有技术相比，本发明的技术效果是：
(1)本发明采用AuBP1多肽为模板诱导和成银纳米颗粒，AuBP1多肽对于银金属表面具有较强的选择特异性结合力，能够作为模板分析高效诱导银纳米颗粒的形核生长，并有效钝化银纳米颗粒表面，使银纳米颗粒稳定分散在水溶液中，易于保存。
(2)银纳米颗粒制备使用的是硼氢化钠与L-抗坏血酸的混合还原剂，硼氢化钠可使颗粒快速形核，L-抗坏血酸使颗粒缓慢生长，合成过程只需常温下震荡后静置，制备工艺过程快捷简便。
(3)多肽分子属于生物分子，易生物降解，无毒无害，反应过程中使用水作为反应体系，避免使用有毒化学试剂，属于绿色环保的制备手段。
(4)制备得到的银纳米颗粒在400nm左右有特征吸收峰，属于纳米级单分散银纳米颗粒的表面局域等离子共振(LSPR)特征吸收峰，具有较好的光学特性。
附图说明
图1为实例1的以AuBP1多肽为模板制备的银纳米颗粒的透射电镜(TEM)分析；
图2为实例2的以AuBP1多肽为模板制备的银纳米颗粒的透射电镜(TEM)分析；
图3为实例1-2的以AuBP1多肽为模板制备的银纳米颗粒的紫外可见吸收光谱图；
图4为对比例1的以AuBP1多肽为模板单一还原剂制备的银纳米颗粒的透射电镜(TEM)分析；
图5为对比例1的以AuBP1多肽为模板单一还原剂制备的银纳米颗粒的紫外可见吸收光谱图。
具体实施方式
本发明中，所述多肽、硝酸银、硼氢化钠、L-抗坏血酸等均为市购产品。例如，下述实施例中的多肽选用上海淘普生物科技有限公司生产的合成多肽，纯度＞98％。硝酸银及硼氢化钠选用的是国药集团化学试剂有限公司的产品，纯度为分析纯。L-抗坏血酸选用的是国药集团化学试剂有限公司的产品，纯度为分析纯。
下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明，但本发明并不限于一下实施例。
实施例1
(1)用超纯水分别配制10mmol/L的硝酸银(AgNO3)溶液、1mmol/L的AuBP1多肽溶液、100mmol/L的硼氢化钠(NaBH4)溶液、100mmol/L的L-抗坏血酸溶液，将玻璃瓶清洗干净后烘干备用；
(2)在室温环境下向玻璃瓶中加入3870μL的超纯水，再加入1000μL的AuBP1多肽溶液以及100μL的硝酸银(AgNO3)溶液，使用旋涡混匀器迅速混匀后静置10min；多肽与银元素的摩尔比为1∶1。
(3)在室温环境下向步骤(2)所述溶液中同时加入10μL的硼氢化钠(NaBH4)溶液与20μL的L-抗坏血酸溶液，使用旋涡混匀器迅速混匀后静置反应1h。
图1为上述方法制备的多肽修饰银纳米颗粒的透射电镜图，其主要粒径范围在5-40nm内。
图3中以虚线方式绘制的曲线为上述方法制备的多肽修饰银纳米颗粒的紫外可见吸收光谱，可见在430nm附近有明显的吸收峰。
实施例2
(1)用超纯水分别配制10mmol/L的硝酸银(AgNO3)溶液、1mmol/L的AuBP1多肽溶液、100mmol/L的硼氢化钠(NaBH4)溶液、100mmol/L的L-抗坏血酸溶液，将玻璃瓶清洗干净后烘干备用；
(2)在室温环境下向玻璃瓶中加入4370μL的超纯水，再加入500μL的AuBP1多肽溶液以及100μL的硝酸银(AgNO3)溶液，使用旋涡混匀器迅速混匀后静置10min；多肽与银元素的摩尔比为1∶2。
(3)在室温环境下向步骤(2)所述溶液中同时加入10μL的硼氢化钠(NaBH4)溶液与20μL的L-抗坏血酸溶液，使用旋涡混匀器迅速混匀后静置反应1h。
图2为上述方法制备的多肽修饰银纳米颗粒的透射电镜图，其主要粒径范围在5-30nm内。
图3中以实线方式绘制的曲线为上述方法制备的多肽修饰银纳米颗粒的紫外可见吸收光谱，可见在400nm附近有明显的吸收峰。
实施例3
(1)用超纯水分别配制10mmol/L的硝酸银(AgNO3)溶液、1mmol/L的AuBP1多肽溶液、100mmol/L的硼氢化钠(NaBH4)溶液、100mmol/L的L-抗坏血酸溶液，将玻璃瓶清洗干净后烘干备用；
(2)在室温环境下向玻璃瓶中加入3620μL的超纯水，再加入250μL的AuBP1多肽溶液以及100μL的硝酸银(AgNO3)溶液，使用旋涡混匀器迅速混匀后静置10min；多肽与银元素的摩尔比为1∶4。
(3)在室温环境下向步骤(2)所述溶液中同时加入10μL的硼氢化钠(NaBH4)溶液与20μL的L-抗坏血酸溶液，使用旋涡混匀器迅速混匀后静置反应1h。
对比例1
(1)用超纯水分别配制10mmol/L的硝酸银(AgNO3)溶液、1mmol/L的AuBP1多肽溶液、100mmol/L的硼氢化钠(NaBH4)溶液，将玻璃瓶清洗干净后烘干备用；
(2)按照多肽与银元素的摩尔比为1∶2，在室温环境下向玻璃瓶中加入4370μL的超纯水，再加入500μL的AuBP1多肽溶液以及100μL的硝酸银(AgNO3)溶液，使用旋涡混匀器迅速混匀后静置10min；
(3)在室温环境下向步骤(2)所述溶液中同时加入30μL的硼氢化钠(NaBH4)溶液，使用旋涡混匀器迅速混匀后静置反应1h。
图4为上述方法制备的多肽修饰银纳米颗粒的透射电镜图，其主要形貌为团聚态非规则形状颗粒。
图5中以实线方式绘制的曲线为上述方法制备的多肽修饰银纳米颗粒的紫外可见吸收光谱，吸收峰为在420nm附近的宽峰。

Claims (6)

1.一种特异性结合多肽修饰银纳米颗粒的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）在室温下将具有序列特征WAGAKRLVLRRE的 AuBP1多肽溶液和硝酸银溶液加入超纯水中，震荡混匀后静置；在所得的混合液中，多肽与银元素的摩尔比为1∶1～4，银元素的浓度是0.2 mmol/L； AuBP1多肽的相对分子量为1454.75，多肽溶液浓度为1mmol/L；
（2）按照银元素与硼氢化钠、L-抗坏血酸的摩尔比为1∶1∶2，向混合液中同时加入新配制的硼氢化钠溶液与L-抗坏血酸溶液；震荡混合后静置，得到特异性结合多肽修饰银纳米颗粒悬浮液。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（1）中，硝酸银溶液浓度为10mmol/L。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（1）中，震荡后静置时间为10min。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（2）中，硼氢化钠溶液溶度为100mmol/L。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（2）中，L-抗坏血酸溶液浓度为100mmol/L。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（2）中，震荡后静置时间为1h。
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