CN104923777A - 一种高耐盐性金属纳米粒子组装体及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高耐盐性金属纳米粒子组装体及其制备方法。该方法为：取金属纳米粒子a与ssDNA，加入到包裹剂、缓冲溶液和盐的混合液a中，混合培养后分离纯化，得到产物a；取金属纳米粒子b与sscDNA，加入到包裹剂、缓冲溶液和盐的混合液b中，混合培养后分离纯化，得到产物b；将产物a和产物b混合后，溶解于包裹剂、缓冲溶液和盐的混合溶液中，搅拌培养后离心洗涤，得到高耐盐性金属纳米粒子组装体。本发明制备方法简单高效，可控性强，所得的产物形貌均匀、分散性好。更有意义的是，本发明所制备的产物具有很强的耐盐性，有望作为纳米载体应用在生物医学等领域。

Description

一种高耐盐性金属纳米粒子组装体及其制备方法
技术领域
本发明属于纳米材料技术领域，具体涉及一种高耐盐性金属纳米粒子组装体及其制备方法。
背景技术
近年来，金属纳米粒子组装体在纳米器件、纳米传感器和纳米医学等方面取得了广泛的应用。金属纳米组装体不仅具有孤立纳米粒子优异的光学、电学、催化等性能，而且由于组装使组装体具有一些新的特性，如表面增强拉曼特性，这极大地拓宽了金属纳米粒子在纳米技术领域内的应用范围。而随着金属纳米粒子组装体的应用越来越广泛，特别是在生物医学方面，对其耐盐性的要求很高。金属纳米粒子，包括金属纳米粒子组装体，都是胶体，对电解质溶液如盐溶液特别敏感。加入少量的盐就容易使纳米粒子团聚，而生物体内盐的浓度很高，因此，要将金属纳米粒子组装体应用在生物医学领域，必须制备一种高耐盐性的组装体。
目前国内关于高耐盐性金属纳米粒子组装体的发明专利还是空白。事实上，关于孤立的耐盐性金属纳米粒子的技术发明也为之甚少。申请号为201010286955.X的中国发明专利《一种高稳定性和功能化的金纳米粒子的制备方法》公开了一种利用DNA辅助合成金纳米粒子的的方法。该方法制备的金纳米粒子形状规则、粒径均一、耐盐性可以增强至20倍，但该方法只针对孤立的金纳米粒子。
发明内容
为了克服现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种具有高耐盐性的金属纳米粒子组装体的制备方法，该制备方法简单高效、产物形貌均匀、分散性好。
本发明的另一目的在于提供采用上述制备方法得到的金属纳米粒子组装体，并进行组装体的耐盐性实验。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种高耐盐性金属纳米粒子组装体的制备方法，包括如下步骤：
（1）取金属纳米粒子a与ssDNA，加入到包裹剂、缓冲溶液和盐的混合液a中，混合培养后分离纯化，得到产物a；
（2）取金属纳米粒子b与sscDNA，加入到包裹剂、缓冲溶液和盐的混合液b中，混合培养后分离纯化，得到产物b；
（3）将步骤（1）和（2）的产物a和产物b混合后，溶解于包裹剂、缓冲溶液和盐的混合溶液中，搅拌培养后离心洗涤，得到高耐盐性金属纳米粒子组装体。
上述方法中，步骤（1）所述的金属纳米粒子a为Au、Ag或Cu中的一种或两种；所述的金属纳米粒子的尺寸是1~100 nm；所述的金属纳米粒子a与ssDNA的摩尔比为1:40~400。
上述方法中，步骤（1）所述的包裹剂为十二烷基硫酸钠(SDS)；所述包裹剂与加入了金属纳米粒子a与ssDNA的混合液a的质量比为0.01 %~1 %；所述的缓冲溶液为磷酸缓冲液(PBS)，pH= 7.3，所述缓冲溶液在加入了金属纳米粒子a与ssDNA的混合液a中的浓度为10~100 mmol/L；所述的盐在加入了金属纳米粒子a与ssDNA的混合液a中的浓度在6~24 h内逐步增大至最终50~500 mmol/L。
上述方法中，步骤（1）所述的混合培养的时间为6~24 h；所述的分离纯化的方式为离心分离或者透析。
上述方法中，步骤（2）中所述的金属纳米粒子b和步骤（1）中的金属纳米粒子a相同或不同，所述金属纳米粒子b为Au、Ag或Cu中的一种或两种；所述的金属纳米粒子b的尺寸是1~100 nm；所述的金属纳米粒子b与sscDNA的摩尔比为1:0.2~20。
上述方法中，步骤（2）所述的包裹剂为SDS，所述包裹剂与加入了金属纳米粒子b与sscDNA的混合液b的质量比为0.01 %~1 %；所述的缓冲溶液为PBS，pH= 7.3，所述的缓冲溶液在加入了金属纳米粒子b与sscDNA的混合液b中的浓度为10~100 mmol/L；所述盐在加入了金属纳米粒子b与sscDNA的混合液b中的浓度为50~500 mmol/L。
上述方法中，步骤（2）所述的混合培养的时间为6~24 h；所述的分离纯化方式为离心分离或者透析。
上述方法中，步骤（3）所述的产物a和产物b的摩尔比为1:10~400；所述的包裹剂为SDS；所述包裹剂与混合有产物a和产物b的混合溶液的质量比为0.01%~1 %；所述的缓冲溶液为PBS，pH= 7.3；所述缓冲溶液在混合有产物a和产物b的混合溶液中的浓度为10~100 mmol/L；所述的盐在混合有产物a和产物b的混合溶液中的浓度为50~500 mmol/L；所述的混合培养时间为6~24 h；所述的离心转速为5000~20,000 rpm；离心时间为5~30 min，离心1~3次。
上述金属纳米粒子组装体的耐盐性实验,包括在生理盐水中的稳定性和在不同浓度氯化钠（NaCl）溶液中的稳定性。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
该方法易于操作、可控性强、组装效率高，所得产物的结构均一、分散性好，并且产物具有很强的耐盐性能，可以承受高达生理盐水浓度三倍的盐浓度。因此，该制备方法得到的金属纳米组装体在生物应用方面具有潜在的优势。
附图说明
图1是实施例2所得的金纳米粒子组装体的透射电子显微镜图(TEM)；
图2是实施例2所得的金纳米粒子组装体在生理盐水中培养12h后的透射电子显微镜图(TEM)；
图3是实施例2所得的金纳米粒子组装体在不同浓度NaCl溶液中的耐盐性实验结果，即颜色变化图；
图4是实施例2所得的金纳米粒子组装体在不同浓度NaCl溶液中的的耐盐性实验结果，即紫外吸收光谱图。
具体实施方式
下面通过实施例及附图对本技术发明作进一步的描述，但本发明的实施方式不仅限于此。
本发明方法中所用到的金属纳米粒子可从市面上购得，也可采用现有技术自行制备。
以下实施例所使用的ssDNA和sscDNA购自上海生工生物工程股份有限公司。
其序列号如下：
ssDNA：5’-HS-(CH2)6 ATC CTG ACA TCG GCA CGA GTA TTT CTA CCA TGT ATC-3’
sscDNA：5’-HS-(CH2)6 GAT ACA TGG TAG AAA TAC TCGTGC CGA TGT CAG GAT-3’。
    实施例1
（1）将18 nm金纳米粒子与ssDNA按照1:100的摩尔比，加入到最终浓度（即相对于加入有金纳米粒子与ssDNA的混合液的浓度，下同）为0.2 % （质量分数）SDS、20 mM PBS(pH= 7.3)和300 mM NaCl的混合液a中，混合培养20 h后，15000 rpm离心3次，每次15 min。取下层沉淀；
（2）将4 nm金纳米粒子与sscDNA按照1:10的摩尔比例，加入到最终浓度为0.2 % （质量分数）SDS、20 mM PBS(pH= 7.3)和100 mM NaCl的混合液b中，混合培养6 h后用透析袋透析20 h以纯化；
（3）将步骤（1）和（2）的产物按照1:20的摩尔比混合后，加入到最终浓度为0.2 % （质量分数）SDS、20 mM PBS(pH= 7.3)和150 mM NaCl的混合溶液中，缓慢搅拌培养20 h，然后在15,000 rpm下离心3次，每次15 min，得到金纳米粒子组装体。
实施例2
（1）将18 nm金纳米粒子与ssDNA按照1:100的摩尔比，加入到最终浓度为0.2 % （质量分数）SDS、20 mM PBS(pH= 7.3)和300 mM NaCl的混合液a中，混合培养20 h后，1, 5000 rpm离心3次，每次15 min。取下层沉淀；
（2）将4 nm金纳米粒子与sscDNA按照1:10的摩尔比例，加入到最终浓度为0.2 % SDS、20 mM PBS(pH= 7.3)和100 mM NaCl的混合液b中，混合培养6 h后用透析袋透析20 h以纯化；
（3）将步骤（1）和（2）的产物按照1:40的摩尔比混合后，加入到最终浓度为0.2 % SDS、20 mM PBS(pH= 7.3)和150 mM NaCl的混合溶液中，缓慢搅拌培养20 h，然后在15,000 rpm下离心3次，每次15 min，得到金纳米粒子组装体。
对所得的金纳米粒子组装体进行TEM表征，结果如图1所示。从图1可以看出4 nm的金纳米粒子成功的连接在18 nm金纳米粒子表面，形成“核-卫星”状组装体，卫星”的平均个数为9个，而且组装体的分散性好，尺寸比较均匀。
实施例3
（1）将18 nm金纳米粒子与ssDNA按照1:100的摩尔比，加入到最终浓度为0.2 % （质量分数）SDS、20 mM PBS(pH= 7.3)和300 mM NaCl的混合液a中，混合培养20 h后，1, 5000 rpm离心3次，每次15 min。取下层沉淀；
（2）将4 nm金纳米粒子与sscDNA按照1:10的摩尔比例，加入到0.2 % SDS、20 mM PBS(pH= 7.3)和100 mM NaCl的混合液b中，混合培养6 h后用透析袋透析20 h以纯化；
（3）将步骤（1）和（2）的产物按照1:80的摩尔比混合后，加入到最终浓度为0.2 % SDS、20 mM PBS(pH= 7.3)和150 mM NaCl的混合液中，缓慢搅拌培养20 h，然后在15,000 rpm下离心3次，每次15 min，得到金纳米粒子组装体。
实施例4
（1）将18 nm金纳米粒子与ssDNA按照1:100的摩尔比，加入到最终浓度为0.2 % （质量分数）SDS、20 mM PBS(pH= 7.3)和300 mM NaCl的混合液a中，混合培养20 h后，1, 5000 rpm离心3次，每次15 min。取下层沉淀；
（2）将4 nm金纳米粒子与sscDNA按照1:10的摩尔比例，加入到0.2 % SDS、20 mM PBS(pH= 7.3)和100 mM NaCl的混合液b中，混合培养6 h后用透析袋透析20 h以纯化；
（3）将步骤（1）和（2）的产物按照1:160的摩尔比混合后，加入到最终浓度为0.2 % SDS、20 mM PBS(pH= 7.3)和150 mM NaCl的混合溶液中，缓慢搅拌培养20 h，然后在15,000 rpm下离心3次，每次15 min，得到金纳米粒子组装体。
耐盐性能实验
（1）取实施例2的金纳米粒子组装体在生理盐水中培养12 h后，进行透射电子显微镜（TEM）表征。其TEM图如图2所示。
从图2可以看出，本发明方法制备的金纳米粒子组装体在生理盐水中培养长达12 h后仍然保持完整的形貌，说明其在0.9 %的盐浓度中具有很好的稳定性。
（2）取实施例2的金纳米粒子组装体分别在0.9 %、1.8 %、3.0 %、3.3 %和4.5 %（质量分数）的NaCl溶液中进行耐盐性测试，观察溶液最初的颜色变化并进行紫外表征。结果如图3和图4所示。
金纳米粒子组装体的稳定性很容易受到盐浓度的影响。正常的均匀分散的组装体水溶液一般呈宝石红色，而当它处在高浓度盐溶液中时可能会产生团聚现象。这反映在外观上即为溶液的颜色变化（通常变为紫色），反映在紫外光谱当中即为最大吸收峰的红移。因此可以通过溶液颜色和紫外吸收光谱来验证其稳定性。图3的颜色变化显示：在0.9 %的NaCl溶液（相当于生理盐水的浓度）中，实施例2所得的金纳米粒子组装体没有发生团聚现象，颜色为最初的宝石红色，这与耐盐性实验（1）的结果相互吻合；当盐浓度增大约两倍时(3.0 %)，仍然没有团聚现象出现，溶液依然是宝石红色，表明组装体此时仍具有很好的稳定性。从图4可以看出，当盐浓度高达3.0 %时，金纳米粒子组装体的最大吸收峰仍没有明显的红移，这也与图3的颜色变化结果一致。由此说明产物具有很高的耐盐性能，有望在生理环境下应用。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种高耐盐性金属纳米粒子组装体的制备方法，其特征在于,包括如下步骤：
（1）取金属纳米粒子a与ssDNA，加入到包裹剂、缓冲溶液和盐的混合液a中，混合培养后分离纯化，得到产物a；
（2）取金属纳米粒子b与sscDNA，加入到包裹剂、缓冲溶液和盐的混合液b中，混合培养后分离纯化，得到产物b；
（3）将步骤（1）和（2）的产物a和产物b混合后，溶解于包裹剂、缓冲溶液和盐的混合溶液中，搅拌培养后离心洗涤，得到高耐盐性金属纳米粒子组装体。
2.根据权利要求1所述的一种高耐盐性金属纳米粒子组装体的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的金属纳米粒子a为Au、Ag或Cu中的一种或两种；所述的金属纳米粒子的尺寸是1~100 nm；所述的金属纳米粒子a与ssDNA的摩尔比为1:40~400。
3.根据权利要求1所述的一种高耐盐性金属纳米粒子组装体的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的包裹剂为十二烷基硫酸钠(SDS)；所述包裹剂与加入了金属纳米粒子a与ssDNA的混合液a的质量比为0.01 %~1 %；所述的缓冲溶液为磷酸缓冲液(PBS)，pH= 7.3，所述缓冲溶液在加入了金属纳米粒子a与ssDNA的混合液a中的浓度为10~100 mmol/L；所述的盐在加入了金属纳米粒子a与ssDNA的混合液a中的浓度在6~24 h内增大至最终50~500 mmol/L。
4.根据权利要求1所述的一种高耐盐性金属纳米粒子组装体的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的混合培养的时间为6~24 h；所述的分离纯化的方式为离心分离或者透析。
5.根据权利要求1所述的一种高耐盐性金属纳米粒子组装体的制备方法，其特征在于：步骤（2）中所述的金属纳米粒子b和步骤（1）中的金属纳米粒子a相同或不同，所述金属纳米粒子b为Au、Ag或Cu中的一种或两种；所述的金属纳米粒子b的尺寸是1~100 nm；所述的金属纳米粒子b与sscDNA的摩尔比为1:0.2~20。
6.根据权利要求1所述的一种高耐盐性金属纳米粒子组装体的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述的包裹剂为SDS，所述包裹剂与加入了金属纳米粒子b与sscDNA的混合液b的质量比为0.01 %~1 %；所述的缓冲溶液为PBS，pH= 7.3，所述的缓冲溶液在加入了金属纳米粒子b与sscDNA的混合液b中的浓度为10~100 mmol/L；所述盐在加入了金属纳米粒子b与sscDNA的混合液b中的浓度为50~500 mmol/L。
7.根据权利要求1所述的一种高耐盐性金属纳米粒子组装体的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述的混合培养的时间为6~24 h；所述的分离纯化方式为离心分离或者透析。
8.根据权利要求1所述的一种高耐盐性金属纳米粒子组装体的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述的产物a和产物b的摩尔比为1:10~400；所述的包裹剂为SDS；所述包裹剂与混合有产物a和产物b的混合溶液的质量比为0.01%~1 %；所述的缓冲溶液为PBS，pH= 7.3；所述缓冲溶液在混合有产物a和产物b的混合溶液中的浓度为10~100 mmol/L；所述的盐在混合有产物a和产物b的混合溶液中的浓度为50~500 mmol/L；所述的混合培养时间为6~24 h；所述的离心转速为5000~20,000 rpm；离心时间为5~30 min，离心1~3次。
9.根据权利要求1至8任一项所述制备方法制备得到高耐盐性金属纳米粒子组装体。
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