CN113984747B - 一种金纳米阵列表面修饰唾液酸的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种在金纳米阵列上固定有序排列的金纳米点修饰唾液酸的方法,利用晶种生长法,在金纳米阵列表面的金纳米点上原位修饰唾液酸。本发明利用流感病毒表面血凝素与唾液酸的特异性结合原理,制备唾液酸修饰的金纳米阵列可以实现对流感病毒的特异性捕获与识别。
Description
技术领域
本发明属于生物技术领域,具体为一种金纳米阵列表面修饰唾液酸的方法。
背景技术
金纳米颗粒是一种具有良好生物相容性的纳米材料,当金纳米颗粒表面被修饰小分子物质,根据免疫学原理实现特异性偶联病原体,其吸收峰和散射等光学特性将会发生变化,已有研究人员对金纳米颗粒偶联病毒前后的散射图谱变化进行相关研究,以此来实现对于病毒的特异性检测。目前主要利用修饰了抗体的胶体金特异性偶联病毒等生物大分子物质,通过宏观颜色变化,对目标检测物进行定性或定量分析。这种方法对于胶体金的浓度及目标检测物的浓度要求较高,存在样本制备过程繁琐,耗时较长,偶联体随机分布性强等问题。
发明内容
本发明的目的在于提出了一种金纳米阵列表面修饰唾液酸的方法,制备的唾液酸修饰的金纳米阵列可用于特异性识别流感病毒。
实现本发明目的的技术方案为:一种在金纳米阵列上的金纳米点修饰唾液酸的方法,包括以下步骤:
S1.室温下将金纳米阵列置于去离子水配置的唾液酸和HAuCl4的混合溶液中;
S2.在混合溶液中加入NaOH溶液,避开金纳米阵列进行搅拌;
S3.加热溶液及金纳米阵列,直至溶液颜色变成暗红色;
S4.溶液冷却至室温后,去离子水洗涤金纳米阵列。
优选地,使用金纳米阵列表面固定有序排列的金纳米点作为晶种。
优选地,使用的金纳米阵列上附着的金纳米阵列点厚度为50~200nm,金纳米阵列点由形状、间隔可分为以下十种类型:0.25μm、0.5μm、1μm三种间隔排列的圆盘形阵列,0.25μm、0.5μm、1μm三种间隔排列的方形阵列,0.5μm、1μm两种间隔排列的环形及0.5μm、1μm两种间隔排列的对称半环形。
优选地,S1中唾液酸溶液由去离子水和乙酰神经氨酸配置而成。
优选地,S1中使用的溶液为去离子水配置的唾液酸和HAuCl4的混合溶液,HAuCl4作为金源,唾液酸作为还原剂和保护剂,可通过调节反应时间或唾液酸和HAuCl4的比例来控制金纳米阵列修饰唾液酸时生长的尺寸。
优选地,S3中加热的温度为40~100℃。
优选地,S3中反应时间为5~30分钟。
优选地,S4中去离子水洗涤金纳米阵列洗涤1~5次。
本发明与现有技术相比,其显著优点为:本发明中经唾液酸修饰过后的金纳米阵列作为反应基底能够有效简化反应步骤,仅须将含流感病毒溶液滴加在金阵列表面即可实现偶联反应;同时金纳米阵列上金纳米点对检测目标产物起到聚集作用,并且由于金纳米阵列表面金纳米点有序排列,解决金纳米颗粒作为反应底物时,金纳米颗粒-病毒偶联体出现随机性强的问题,能够实现样本的低浓度检测。
附图说明
图1为各类型金纳米阵列扫描电镜图。
图2为本发明实施例提供的一种制备样品的示意图。
图3为本发明实施例提供的一种在金纳米阵列上修饰唾液酸方法的流程示意图。
图4为1μm间隔圆盘形、80nm厚度金纳米阵列未修饰唾液酸前扫描电镜图。
图5为金纳米阵列未修饰唾液酸前与含流感病毒溶液的扫描电镜图。
图6为金纳米阵列利用晶种生长法修饰唾液酸后的扫描电镜图。
图7为金纳米阵列修饰唾液酸后与流感病毒偶联示意图。
具体实施方式
一种在金纳米阵列上的金纳米点修饰唾液酸的方法,利用晶种生长法,在原有金纳米阵列表面金纳米点基础上生长的同时修饰上唾液酸,以此来实现特异性偶联流感病毒。包括以下步骤:
室温下用去离子水与乙酰神经氨酸试剂配制唾液酸(SA)溶液。将金纳米阵列正面朝上置于小烧杯底部,唾液酸(SA)溶液与HAuCl4溶液在混合后由引流棒或移液枪沿烧杯边缘缓缓注入,再加入适量NaOH溶液。将烧杯置于水浴锅内恒温反应,玻璃棒在溶液上层缓慢搅拌均匀后,在水浴锅内反应5~30分钟,直至溶液由黄色变成暗红色。待自然冷却至室温,将金纳米阵列取出,使用去离子水洗涤1~5次后,存放于去离子水中并放置在4℃的冰箱中。
本发明的原理为:在金纳米阵列上的金纳米点生长的过程中,金纳米点作为晶种,HAuCl4作为金源,唾液酸作为还原剂和保护剂,NaOH调节溶液PH值,Au离子被唾液酸还原为金纳米颗粒的同时,表面被修饰上唾液酸。由于晶种的存在,新生成的金原子簇将会附着在晶种表面,使之不断生长,同时表面修饰上唾液酸。
本发明中使用的金纳米阵列从金纳米点厚度可分为两类,分别为80nm和120nm;从金纳米点的形状可分为四类,分别为圆盘形、方形、环形及对称半环形;从各金纳米点横轴纵轴间隔可分为三类,可分为0.25μm、0.5μm和1μm,其中环形和对称半环形金纳米点的间隔无0.25μm大小。综上,本发明中使用的金纳米阵列共20类。
本发明中修饰唾液酸的金纳米阵列的结构如图1所示,从金纳米点形状、厚度及间隔可分为20类,图1为80nm厚度金纳米阵列在扫描电镜下拍摄的图。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将以1μm间隔圆盘形、80nm厚度金纳米阵列为样品结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
本发明基于金纳米阵列的独特结构,利用晶种生长法,在金纳米阵列表面金纳米点上修饰唾液酸,制备的唾液酸修饰的金纳米阵列可用于特异性识别流感病毒。
如图2所示,图2为本实施例提供的一种制备样品的示意图。图中包括金纳米阵列101,金纳米阵列上包括多个金纳米点1011、反应容器烧杯102、去离子水配置的唾液酸与HAuCl4的混合溶液103、NaOH溶液104、引流棒105和水浴锅106。待修饰金纳米阵列101即本发明实施例的实验对象。
如图3所示,图3为本发明实施例提供的一种在金纳米阵列上修饰唾液酸方法的流程示意图。下面结合实施例对本发明具体步骤进行阐述:
实施例1:金纳米阵列修饰唾液酸
步骤S201,室温下,使用去离子水与乙酰神经氨酸配置唾液酸溶液10mL,然后加入250μL的HAuCl4溶液充分混合形成混合溶液103后,由引流棒105沿杯壁缓缓注入放由金纳米阵列101的烧杯102中,没过金纳米阵列,本实施例中以1μm间隔圆盘形、80nm厚度金纳米阵列为样品。
步骤S202中,用引流棒105沿杯壁缓缓向溶液中注入50μL的NaOH溶液。轻轻在溶液上层搅拌,避免影响到金纳米阵列101,将溶液搅拌均匀。
步骤S203,将反应容器烧杯102置入水浴加热锅106内,恒温加热,可由控制反应时长或唾液酸和HAuCl4溶液的比例来控制金纳米阵列点生长的尺寸,期间在溶液上层缓慢搅拌,直至溶液颜色由黄色变成暗红色,本实施例中水浴加热反应时间为15min,关闭水浴锅106。
步骤S204,水浴锅106关闭后,使反应溶液自然冷却至室温,然后将金纳米阵列101由溶液中取出,使用去离子水对金纳米阵列进行洗涤1~5次,洗去表面未修饰上的唾液酸及反应生成的游离金纳米颗粒,然后将金纳米阵列保存于去离子水中。
实施例1中圆盘形金纳米阵列未修饰唾液酸前,其电镜图如图4所示,金纳米阵列上金纳米点表面无任何病毒表面蛋白受体,体积与形状并未发生变化,圆盘直径约为120nm。在金纳米阵列表面滴加含流感病毒溶液,金纳米点在与含流感病毒溶液接触后,由于金纳米点表面未修饰任何物质,难以捕获病毒,图5为未经修饰的金纳米阵列与含流感病毒溶液混合后,自然风干后的电镜图,从图5可见,病毒落在两颗金纳米点中间,并未和任何金纳米点偶联,金纳米点与病毒偶联情况极为不理想。即使偶有连接也仅是基于含病毒溶液内的病毒数量而出现的非特异性偶联。
金纳米阵列在经过步骤S201~S204利用晶种生长法修饰上唾液酸。在反应中,金纳米簇聚集附着在金纳米阵列的金纳米点上的同时,将溶液中含有的唾液酸修饰到金纳米点表面,最终熟化后生长为拥有更大尺寸并修饰了唾液酸的金纳米点。水洗去除未与金纳米阵列结合的游离唾液酸和金纳米簇,即可得到唾液酸修饰的金纳米阵列,其表面的金纳米点如图6所示,体积和表面积增加,可通过控制反应时间及唾液酸和HAuCl4的比例来获取想要的金纳米点尺寸,以满足不同实验的金纳米点尺寸要求,实施例1的水浴加热反应时间为15min,由图6可见,金纳米阵列点直径由120nm增大至500~800nm。在金纳米阵列表面滴加含流感病毒溶液后,待病毒沉淀一定时间后,金纳米阵列自然风干,此时经修饰的金纳米阵列将特异性偶联上流感病毒。示意图如图7所示,流感病毒(702)表面血凝素蛋白(703)水解后的重链部分与金纳米阵列(701)上修饰的唾液酸受体结合,实现了金纳米阵列稳定偶联流感病毒,为接下来的病毒检测工作提供了基础。
通过本发明制备的特异性金纳米阵列具有如下任一或任几种的用途:
A:作为偶联流感病毒的载体;
B:作为拦截流感病毒的防护;
C:作为聚集偶联流感病毒的特异性靶。
Claims (6)
1.一种在金纳米阵列上的金纳米点修饰唾液酸的方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1.室温下将金纳米阵列置于去离子水配置的唾液酸和HAuCl4的混合溶液中;
使用金纳米阵列表面固定有序排列的金纳米点作为晶种;
使用的金纳米阵列上附着的金纳米阵列点厚度为50~200nm,金纳米阵列点由形状、间隔可分为以下十种类型:0.25μm、0.5μm、1μm三种间隔排列的圆盘形阵列,0.25μm、0.5μm、1μm三种间隔排列的方形阵列,0.5μm、1μm两种间隔排列的环形及0.5μm、1μm两种间隔排列的对称半环形;
S2.在混合溶液中加入NaOH溶液,避开金纳米阵列进行搅拌;
S3.加热溶液及金纳米阵列,直至溶液颜色变成暗红色;
S4.溶液冷却至室温后,去离子水洗涤金纳米阵列。
2.根据权利要求1所述的唾液酸修饰金纳米阵列的制备方法,其特征在于,S1中唾液酸溶液由去离子水和乙酰神经氨酸配置而成。
3.根据权利要求1所述的唾液酸修饰金纳米阵列的制备方法,其特征在于,S1中使用的溶液为去离子水配置的唾液酸和HAuCl4的混合溶液,HAuCl4作为金源,唾液酸作为还原剂和保护剂,可通过调节反应时间或唾液酸和HAuCl4的比例来控制金纳米阵列修饰唾液酸时生长的尺寸。
4.根据权利要求1所述的唾液酸修饰金纳米阵列的制备方法,其特征在于,S3中加热的温度为40~100℃。
5.根据权利要求1所述的唾液酸修饰金纳米阵列的制备方法,其特征在于,S3中反应时间为5~30分钟。
6.根据权利要求1所述的唾液酸修饰金纳米阵列的制备方法,其特征在于,S4中去离子水洗涤金纳米阵列洗涤1~5次。
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