CN102921957A

CN102921957A - 基于改性胶原蛋白的贵金属纳米颗粒的工艺方法

Info

Publication number: CN102921957A
Application number: CN2012104383263A
Authority: CN
Inventors: 刘颖; 刘孝恒; 姚霞喜; 汪信; 杨绪杰; 陆路德
Original assignee: Nanjing University of Science and Technology
Current assignee: Nanjing University of Science and Technology
Priority date: 2012-11-06
Filing date: 2012-11-06
Publication date: 2013-02-13

Abstract

本发明公开了一种基于改性胶原蛋白的单贵金属及双贵金属纳米颗粒的工艺方法，包括以下内容：将改性胶原蛋白溶解于水中，溶液浓度为0.1wt%～10wt%，加热到60～100℃并搅拌，向改性胶原蛋白溶液中加入一种贵金属前驱体，在60～100℃下反应得到单金属纳米颗粒；然后再加入另一种贵金属前驱体，在60～100℃下继续反应，即得双贵金属纳米颗粒胶体。该方法以改性的胶原蛋白作为贵金属纳米颗粒生长的模板剂和还原剂，开拓胶原蛋白的新研究领域，通过改变改性胶原蛋白溶液的浓度调控纳米颗粒的尺寸在1～30nm内。

Description

基于改性胶原蛋白的贵金属纳米颗粒的工艺方法

技术领域

本发明涉及一种纳米材料的制备方法，特别是一种基于改性胶原蛋白的贵金属纳米颗粒的工艺方法，属于材料制备领域。

背景技术

贵金属纳米晶体可以绑定生物大分子如蛋白、酶、DNA在生物标记和生物检测领域有广泛的应用而成为研究的热点之一。生物大分子由于具有好的定位和识别能力是理想的制备贵金属纳米晶体的模板材料。近年来研究表明肽链由于其特定的生物特性和典型的三维螺旋结构成功地应用到纳米材料的制备中，如天冬氨酸、赖氨酸、酪氨酸和色氨酸残基室温下可以成功地调控金颗粒生长。胶原蛋白富含甘氨酸、脯氨酸、羟脯氨酸等氨基酸，其结构特征是三螺旋结构，使其分子结构非常稳定，并且具有低免疫原性和良好的生物相容性等。胶原蛋白肽链中的活性基团包括悬挂双键、–NH₂、–SH和–COOH，容易被其他的生物分子改性，是一较理想的天然高分子材料来调控纳米颗粒生长。Yujing Sun等人利用Ι型的胶原蛋白制备贵金属纳米颗粒网状材料。Ι型的胶原蛋白在溶液的pH<7时作为贵金属纳米颗粒生长的稳定剂和模板。该制备路线与本发明相比，是引入硼氢化钠作为贵金属离子的还原剂。本发明是应用改性胶原蛋白来作为还原剂和稳定剂来调控Au、Ag、Pt和Au-Ag、Ag-Pt纳米颗粒增长。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于改性胶原蛋白的贵金属纳米颗粒的工艺方法。

实现本发明的技术解决方案为：一种基于改性胶原蛋白的贵金属纳米颗粒的工艺方法，贵金属纳米颗粒包括单金属和双金属纳米颗粒，若制备单金属纳米颗粒步骤为1和2，若制备双金属纳米颗粒步骤为1、2、3，所述方法为：

步骤1、将改性胶原蛋白溶解于水中，溶液浓度为0.1wt%～10wt%，加热并搅拌；

步骤2、向步骤1中加入一种贵金属前驱体，在60～100℃下反应一定时间，得到单金属纳米胶体；

步骤3、向步骤2中加入另一种贵金属前驱体，在60～100℃下继续反应一定时间，即得双金属纳米胶体。

步骤1中所述的改性胶原蛋白是胶原蛋白经酸或碱部分水解得到；所述的加热温度为60～100℃。

步骤2和3中所述的贵金属前驱体为金氯酸或氯金酸盐、银盐、氯铂酸或氯铂酸盐，所述的贵金属前驱体总量与改性胶原蛋白的质量比1×10^-5～5×10^-3, 所述的制备单金属纳米颗粒的反应反应时间为2～6h；所述的制备双金属纳米颗粒的总反应时间也为2～6h。

本发明与现有技术相比，其显著优点：⑴介绍了一种简单新颖贵金属纳米颗粒的制备方法，以改性的胶原蛋白作为贵金属纳米颗粒生长的模板剂和还原剂，开拓胶原蛋白的新研究领域；⑵以改性胶原蛋白作为贵金属纳米生长的模板剂，改性胶原蛋白的降解不影响贵金属纳米颗粒的形貌；⑶改性胶原蛋白溶液的浓度可用来调控纳米颗粒的尺寸。改变改性胶原蛋白溶液浓度可得到尺寸均一的球形贵金属纳米颗粒，大小1～30nm；⑷由于胶原蛋白中多个氨基酸序列对Au、Ag纳米颗粒有强烈的绑定作用,贵金属或双金属纳米颗粒胶体稳定性强,为胶原蛋白在生物材料中的应用开辟了一新的领域。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述。

附图说明

图1本发明实施例3所制得的金纳米颗粒的TEM照片。

具体实施方式

金、银、铂纳米颗粒制备的实施案例

实施例1：

步骤1，将0.1g改性胶原蛋白（市售）溶于100mL去离子水中，加热至80^oC并搅拌；

步骤2，向步骤1中加入0.5mL 0.1wt%的氯金酸溶液，80^oC下反应2h，得到金纳米胶体。

实施例2

步骤1，将2g改性胶原蛋白溶于98mL去离子水中，加热至60^oC并搅拌；

步骤2，向步骤1中加入1mL 1wt%的金氯酸钠溶液，60^oC下反应4h，得到金纳米胶体。

实施例3

步骤1，将10g改性胶原蛋白溶于90mL去离子水中，加热至80^oC并搅拌；

步骤2，向步骤1中加入100μL 0.1wt%的硝酸银溶液，80^oC下反应3h，得到银纳米胶体，其TEM照片如图1所示。

实施例4

步骤1，将2g改性胶原蛋白溶于98mL去离子水中，加热至100^oC并搅拌；

步骤2，向步骤1中加入0.5mL 0.1wt%的醋酸银溶液，100^oC下反应2h，得到银纳米胶体。

实施例5

步骤1，将2g改性胶原蛋白溶于98mL去离子水中，加热至80^oC并搅拌；

步骤2，向步骤1中加入0.5mL 0.1wt%的氯铂酸溶液，80^oC下反应2h，得到铂纳米胶体。

实施例6

步骤1，将5g改性胶原蛋白溶于95mL去离子水中，加热至80^oC并搅拌；

步骤2，向步骤1中加入1mL 1wt%的氯铂酸钾溶液，60^oC下反应6h，得到铂纳米胶体。

金-银（Au-Ag）和银-铂（Ag-Pt）双金属纳米颗粒的实施案例

实施例7

步骤1，将0.1g改性胶原蛋白溶于100mL去离子水中，加热至80^oC并搅拌；

步骤2，向步骤1中加入0.2mL 0.1wt%的氯金酸溶液，80^oC下反应1h；

步骤3，向步骤2中加入0.3mL 0.1wt%的硝酸银溶液，80^oC下继续反应1h，得到双金属Ag-Au纳米胶体。

实施例8

步骤2，向步骤1中加入0.5mL 1wt%的金氯酸钠溶液，60^oC下反应3h；

步骤3，向步骤2中加入0.5mL 0.1wt%的硝酸银溶液，60^oC下继续反应3h，得到双金属Ag-Au纳米胶体。

实施例9

步骤2，向步骤1中加入50μL 0.1wt%的氯金酸溶液，80^oC下反应2h；

步骤3，向步骤2中加入50μL 0.1wt%的硝酸银溶液，80^oC下继续反应2h，得到双金属Ag-Au纳米胶体。

实施例10

步骤2，向步骤1中加入0.5mL 0.1wt%的醋酸银溶液，100^oC下反应1h；

步骤3，向步骤2中加入0.5mL 0.1wt%的氯金酸钠溶液，100^oC下继续反应1h，得到双金属Ag-Au纳米胶体。

实施例11

步骤1，将4g改性胶原蛋白溶于96mL去离子水中，加热至80^oC并搅拌；

步骤2，向步骤1中加入0.5mL 0.1wt%的氯铂酸溶液，80^oC下反应1.5h；

步骤3，向步骤2中加入0.5mL 0.1wt%的硝酸银溶液，80^oC下继续反应1.5h，得到双金属Ag-Pt纳米胶体。

实施例12

步骤2，向步骤1中加入0.5mL 1wt%的氯铂酸钾溶液，60^oC下反应3h；

步骤3，向步骤2中加入0.5mL 1wt%的醋酸银溶液，60^oC下继续反应3h；得到双金属Ag-Pt纳米胶体。

Claims

1.一种基于改性胶原蛋白的贵金属纳米颗粒的工艺方法，其特征在于所述贵金属纳米颗粒包括单金属和双金属纳米颗粒，所述单金属纳米颗粒制备方法包括如下步骤：

步骤2、向步骤1中加入一种贵金属前驱体，在60～100℃下反应，得到单金属纳米颗粒胶体；

所述双金属纳米颗粒是通过向步骤2的产物中加入另一种贵金属前驱体，在60～100℃下继续反应，即得双金属纳米颗粒胶体。

2.根据权利要求1所述的基于改性胶原蛋白的贵金属纳米颗粒的工艺方法，其特征在于步骤1中所述的改性胶原蛋白是胶原蛋白经酸或碱部分水解得到；所述的加热温度为60～100℃。

3.根据权利要求1所述的基于改性胶原蛋白的贵金属纳米颗粒的工艺方法，其特征在于所述的贵金属前驱体为金氯酸或氯金酸盐、银盐、氯铂酸或氯铂酸盐。

4.根据权利要求1所述的基于改性胶原蛋白的贵金属纳米颗粒的工艺方法，其特征在于所述的贵金属前驱体总量与改性胶原蛋白的质量比1×10^-5～5×10^-3。

5.根据权利要求1所述的基于改性胶原蛋白的贵金属纳米颗粒的工艺方法，其特征在于制备单贵金属纳米颗粒的反应时间为2～6h；制备双贵金属纳米颗粒的总反应时间为2～6h。