一種基于檸檬酸鈉還原法調(diào)節(jié)金納米粒子顆粒尺寸的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于檸檬酸鈉還原法調(diào)節(jié)金納米粒子顆粒尺寸的制備方法；利用檸檬酸鈉作為還原劑，還原氯金酸，并通過控制成核制備不同粒徑的金納米粒子，研究金納米粒子粒徑尺寸大小對于金納米粒子在免疫標(biāo)記領(lǐng)域的影響，提高納米金標(biāo)記效率。本發(fā)明的特點(diǎn)在于：本發(fā)明制備的不同粒徑的金納米粒子采用檸檬酸鈉還原氯金酸的方法，可控性較之其他方法有明顯優(yōu)勢，制備的金納米粒子分散均一。僅通過控制成核，即加入檸檬酸鈉和氯金酸的次數(shù)即可制備不同粒徑的金納米粒子，粒徑尺寸在16.6～64.7nm之間。
【專利說明】
一種基于檸檬酸鈉還原法調(diào)節(jié)金納米粒子顆粒尺寸的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及納米材料制備技術(shù)領(lǐng)域，更具體的是涉及一種基于檸檬酸鈉還原法調(diào)節(jié)金納米粒子顆粒尺寸的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]球形顆粒的表面積與直徑的平方成正比，其體積與直徑的立方成正比，故其比表面積(表面積/體積)與直徑成反比。隨著顆粒直徑變小，比表面積將會顯著增大，說明表面原子所占的百分?jǐn)?shù)將會顯著地增加。對直徑大于0.1微米的顆粒表面效應(yīng)可忽略不計(jì)，當(dāng)尺寸小于0.1微米時(shí)，其表面原子百分?jǐn)?shù)激劇增長，甚至I克超微顆粒表面積的總和可高達(dá)100平方米，這時(shí)的表面效應(yīng)將不容忽略。隨著納米材料粒徑的減小，表面原子數(shù)迅速增加。例如當(dāng)粒徑為1nm時(shí)，表面原子數(shù)為完整晶粒原子總數(shù)的20%;而粒徑為Inm時(shí)，其表面原子百分?jǐn)?shù)增大到99%;此時(shí)組成該納米晶粒的所有約30個(gè)原子幾乎全部分布在表面。由于表面原子周圍缺少相鄰的原子:有許多懸空鍵，具有不飽和性，易與其他原子相結(jié)合而穩(wěn)定下來，故表現(xiàn)出很高的化學(xué)活性。隨著粒徑的減小，納米材料的表面積、表面能及表面結(jié)合能都迅速增大，因此納米材料具有顆粒尺寸小、比表面積大、表面能高、表面原子所占比例大等特點(diǎn)。因此探討納米粒子的尺寸大小對于更好的應(yīng)用納米粒子具有指導(dǎo)意義。
[0003]納米金即指金的微小顆粒，其直徑在I?lOOnm，具有高電子密度、介電特性和催化作用，能與多種生物大分子結(jié)合，且不影響其生物活性。由氯金酸通過還原法可以方便地制備各種不同粒徑的納米金，其顏色依直徑大小而呈紅色至紫色。作為現(xiàn)代四大標(biāo)記技術(shù)之一的納米金標(biāo)記技術(shù)(nanogold labelling techique)，實(shí)質(zhì)上是蛋白質(zhì)等高分子被吸附到納米金顆粒表面的包被過程。吸附機(jī)理可能是納米金顆粒表面負(fù)電荷，與蛋白質(zhì)的正電荷基團(tuán)因靜電吸附而形成牢固結(jié)合，而且吸附后不會使生物分子變性，由于金顆粒具有高電子密度的特性，在金標(biāo)蛋白結(jié)合處，在顯微鏡下可見黑褐色顆粒，當(dāng)這些標(biāo)記物在相應(yīng)的配體處大量聚集時(shí)，肉眼可見紅色或粉紅色斑點(diǎn)，因而用于定性或半定量的快速免疫檢測方法中。由于球形的納米金粒子對蛋白質(zhì)有很強(qiáng)的吸附功能，可以與葡萄球菌A蛋白、免疫球蛋白、毒素、糖蛋白、酶、抗生素、激素、牛血清白蛋白等非共價(jià)結(jié)合，因而在基礎(chǔ)研究和實(shí)驗(yàn)中成為非常有用的工具。所以本發(fā)明擬研制一種基于檸檬酸鈉還原法調(diào)節(jié)金納米粒子顆粒尺寸的制備方法，從納米的表面效應(yīng)著手提高納米金標(biāo)記技術(shù)的效率，從而為即將到來的標(biāo)記診斷疾病革命提供理論基礎(chǔ)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]鑒于金納米粒子在免疫標(biāo)記技術(shù)方面的獨(dú)特優(yōu)勢、納米粒子尺寸對于納米粒子物理化學(xué)性能的巨大影響。我們將利用檸檬酸鈉作為還原劑，還原氯金酸，并通過控制成核制備不同粒徑的金納米粒子，研究金納米粒子粒徑尺寸大小對于金納米粒子在免疫標(biāo)記領(lǐng)域的影響，提尚納米金標(biāo)記效率。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0006]—種基于梓檬酸鈉還原法調(diào)節(jié)金納米粒子顆粒尺寸的制備方法;其步驟如下:
[0007](I)將檸檬酸鈉溶液加入到反應(yīng)器，在磁力攪拌條件下加熱至沸騰，加入氯金酸溶液，溶液變?yōu)闇\粉色后停止加熱，溶液降溫到90?95 °C，加入等量氯金酸溶液反應(yīng)20?30min，再次加入等量氯金酸溶液反應(yīng)得到金種溶液；
[0008](2)將金種溶液和檸檬酸鈉溶液混合作為反應(yīng)的生長液，生長液加熱到90?95°C加入與步驟(I)等量的氯金酸溶液反應(yīng)20?30min，再次加入等量氯金酸溶液得到下一步反應(yīng)的金種溶液；
[0009](3)步驟(2)重復(fù)I?5次，制備不同粒徑的金納米粒子。
[0010]所述步驟(I)和(2)氯金酸為四水合氯金酸。
[0011]所述步驟(I)氯金酸和檸檬酸鈉的摩爾配比為1:10?20。
[0012]所述步驟(2)金種溶液:氯金酸:檸檬酸鈉摩爾配比為1:1:10?20。
[0013]所述步驟(3)調(diào)節(jié)重復(fù)次數(shù)，即可得到不同粒徑的金納米粒子，重復(fù)次數(shù)越多，金納米粒子粒徑越大。
[0014]從圖1可以看出本發(fā)明得到的金納米粒子均為球狀納米粒子，金納米粒子尺寸在16.6?64.7nm之間，且分散均勻。從圖2金納米粒子的粒度數(shù)據(jù)也可以看出，粒度數(shù)據(jù)與電鏡照片吻合。圖3紫外吸收光譜顯示本發(fā)明制備的金納米粒子發(fā)射波長在520nm?550nm之間，表明不同粒徑的金納米顆粒已經(jīng)成功制備。
[0015]本發(fā)明制備的不同粒徑的金納米粒子優(yōu)勢在于:
[0016]1.僅通過控制成核，S卩加入檸檬酸鈉和氯金酸的次數(shù)即可制備不同粒徑的金納米粒子，粒徑尺寸在16.6?64.7nm之間，且分散均勾。
[0017]2.可通過不同粒徑的金納米粒子免疫標(biāo)記實(shí)驗(yàn)，優(yōu)化納米金的最佳標(biāo)記粒徑，優(yōu)化標(biāo)記效率，提高檢測的靈敏度。
[0018]3.本發(fā)明制備的不同粒徑的金納米粒子采用檸檬酸鈉還原氯金酸的方法，可控性較之其他方法有明顯優(yōu)勢，制備的金納米粒子分散均一。
【附圖說明】
[0019]圖1本發(fā)明制備的不同粒徑金納米粒子的電鏡照片，16.6nm(a);21.0nm(b)；26.6nm(c)；
[0020]35.5nm(d)；41.2nm(e)；48.6nm(f)；54.4nm(g)；64.7nm(h)0
[0021]圖2本發(fā)明制備的不同粒徑金納米粒子的紫外吸收光譜，從左至右依次為16.6nm、
[0022]21.0nm、26.6nm、35.5nm、41.2nm、48.6nm、54.4nm和4.7nm0
[0023]圖3本發(fā)明制備的不同粒徑金納米粒子的粒度數(shù)據(jù)，16.6nm(a) ； 21.0nm(b)；26.6nm(c)；
[0024]35.5nm(d)；41.2nm(e)；48.6nm(f)；54.4nm(g)；64.7nm(h)0
[0025]圖4本發(fā)明制備的不同粒徑金納米粒子免疫標(biāo)記實(shí)驗(yàn)對比圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面的實(shí)施案例中將對本發(fā)明作進(jìn)一步的闡述，但本發(fā)明不限于此。
[0027]實(shí)施例1:
[0028](I)將150mL 2.2mM檸檬酸鈉溶液加入到反應(yīng)器，在磁力攪拌條件下加熱至沸騰，加入ImL 24mM氯金酸溶液，溶液變?yōu)闇\粉色后停止加熱，溶液降溫到90 °C，加入lmL24mM氯金酸溶液反應(yīng)30min，再次加入ImL 24mM氯金酸溶液反應(yīng)得到金種溶液；
[0029](2)將上述55mL金種溶液和2mL 60mM檸檬酸鈉溶液以及53mL純水混合作為下一步反應(yīng)的生長液，生長液加熱到90°C后加入lmL24mM氯金酸溶液反應(yīng)30min，再次加入等量氯金酸溶液得到下一步反應(yīng)的金種溶液；
[0030](3)步驟(2)重復(fù)I次，得到金納米粒子溶液。
[0031 ] 如圖1 (a)和3(a)可知，步驟(I)所得金納米粒子粒徑為16.6nm;圖2(a)可知金納米粒子在520nm處有最強(qiáng)紫外吸收，與其粒徑尺寸相對應(yīng)。
[0032]如圖1(d)和3(d)可知，所得(3)金納米粒子粒徑為35.5nm;圖2(d)可知金納米粒子在531nm處有最強(qiáng)紫外吸收，與其粒徑尺寸相對應(yīng)。
[0033]實(shí)施例2:
[0034](I)將150mL 2.2mM檸檬酸鈉溶液加入到反應(yīng)器，在磁力攪拌條件下加熱至沸騰，加入ImL 24mM氯金酸溶液，溶液變?yōu)闇\粉色后停止加熱，溶液降溫到90 °C，加入lmL24mM氯金酸溶液反應(yīng)30min，再次加入ImL 24mM氯金酸溶液反應(yīng)得到金種溶液；
[0035](2)將上述55mL金種溶液和2mL 60mM檸檬酸鈉溶液以及53mL純水混合作為下一步反應(yīng)的生長液，生長液加熱到90°C后加入lmL24mM氯金酸溶液反應(yīng)30min，再次加入等量氯金酸溶液得到下一步反應(yīng)的金種溶液；
[0036](3)步驟(2)重復(fù)2次，得到金納米粒子溶液。
[0037]如圖1(e)和3(e)可知，步驟(3)所得金納米粒子粒徑為41.2nm;圖2(e)可知金納米粒子在535nm處有最強(qiáng)紫外吸收，與其粒徑尺寸相對應(yīng)。
[0038]實(shí)施例3
[0039](I)將150mL 2.2mM檸檬酸鈉溶液加入到反應(yīng)器，在磁力攪拌條件下加熱至沸騰，加入ImL 24mM氯金酸溶液，溶液變?yōu)闇\粉色后停止加熱，溶液降溫到90 °C，加入lmL24mM氯金酸溶液反應(yīng)30min，再次加入ImL 24mM氯金酸溶液反應(yīng)得到金種溶液；
[0040](2)將上述55mL金種溶液和2mL 60mM檸檬酸鈉溶液以及53mL純水混合作為下一步反應(yīng)的生長液，生長液加熱到90°C后加入lmL24mM氯金酸溶液反應(yīng)30min，再次加入等量氯金酸溶液得到下一步反應(yīng)的金種溶液；
[0041](3)步驟(2)重復(fù)3次，得到金納米粒子溶液。
[0042]如圖1(f)和3(f)可知，步驟(3)所得金納米粒子粒徑為48.6nm;圖2(f)可知金納米粒子在537nm處有最強(qiáng)紫外吸收，與其粒徑尺寸相對應(yīng)。
[0043]實(shí)施例4:
[0044](I)將150mL 2.2mM檸檬酸鈉溶液加入到反應(yīng)器，在磁力攪拌條件下加熱至沸騰，加入ImL 24mM氯金酸溶液，溶液變?yōu)闇\粉色后停止加熱，溶液降溫到90 °C，加入lmL24mM氯金酸溶液反應(yīng)30min，再次加入ImL 24mM氯金酸溶液反應(yīng)得到金種溶液；
[0045](2)將上述55mL金種溶液和2mL 60mM檸檬酸鈉溶液以及53mL純水混合作為下一步反應(yīng)的生長液，生長液加熱到90°C后加入lmL24mM氯金酸溶液反應(yīng)30min，再次加入等量氯金酸溶液得到下一步反應(yīng)的金種溶液；
[0046](3)步驟(2)重復(fù)4次，得到金納米粒子溶液。
[0047]如圖1(g)和3(g)可知，步驟(3)所得金納米粒子粒徑為54.4nm;圖2(g)可知金納米粒子在543nm處有最強(qiáng)紫外吸收，與其粒徑尺寸相對應(yīng)。
[0048]實(shí)施例5:
[0049](I)將150mL 2.2mM檸檬酸鈉溶液加入到反應(yīng)器，在磁力攪拌條件下加熱至沸騰，加入ImL 24mM氯金酸溶液，溶液變?yōu)闇\粉色后停止加熱，溶液降溫到90 °C，加入lmL24mM氯金酸溶液反應(yīng)30min，再次加入ImL 24mM氯金酸溶液反應(yīng)得到金種溶液；
[0050](2)將上述55mL金種溶液和2mL 60mM檸檬酸鈉溶液以及53mL純水混合作為下一步反應(yīng)的生長液，生長液加熱到90°C后加入lmL24mM氯金酸溶液反應(yīng)30min，再次加入等量氯金酸溶液得到下一步反應(yīng)的金種溶液；
[0051](3)步驟(2)重復(fù)5次，得到金納米粒子溶液。
[0052]如圖1(h)和3(h)可知，步驟(3)所得金納米粒子粒徑為64.7nm;圖2(h)可知金納米粒子在550nm處有最強(qiáng)紫外吸收，與其粒徑尺寸相對應(yīng)。
[0053]實(shí)施例6:
[0054](I)將150mL 1.6mM檸檬酸鈉溶液加入到反應(yīng)器，在磁力攪拌條件下加熱至沸騰，加入ImL 24mM氯金酸溶液，溶液變?yōu)闇\粉色后停止加熱，溶液降溫到93 °C，加入lmL24mM氯金酸溶液反應(yīng)25min，再次加入ImL 24mM氯金酸溶液反應(yīng)得到金種溶液；
[0055](2)將上述55mL金種溶液和1.45mL 60mM檸檬酸鈉溶液以及53mL純水混合作為下一步反應(yīng)的生長液，生長液加熱到93°C后加入lmL24mM氯金酸溶液反應(yīng)25min，再次加入等量氯金酸溶液得到下一步反應(yīng)的金種溶液；
[0056](3)步驟(2)重復(fù)I次，得到金納米粒子溶液。
[0057]如圖1(b)和3(b)可知，步驟(3)所得金納米粒子粒徑為21.0nm;圖2(b)可知金納米粒子在522nm處有最強(qiáng)紫外吸收，與其粒徑尺寸相對應(yīng)。
[0058]實(shí)施例7:
[0059](I)將150mL 2.4mM檸檬酸鈉溶液加入到反應(yīng)器，在磁力攪拌條件下加熱至沸騰，加入ImL 24mM氯金酸溶液，溶液變?yōu)闇\粉色后停止加熱，溶液降溫到95 °C，加入lmL24mM氯金酸溶液反應(yīng)20min，再次加入ImL 24mM氯金酸溶液反應(yīng)得到金種溶液；
[0060](2)將上述55mL金種溶液和2.9mL 60mM梓檬酸鈉溶液以及53mL純水混合作為下一步反應(yīng)的生長液，生長液加熱到95°C后加入lmL24mM氯金酸溶液反應(yīng)20min，再次加入等量氯金酸溶液得到下一步反應(yīng)的金種溶液；
[0061](3)步驟(2)重復(fù)I次，得到金納米粒子溶液。
[0062]如圖1(C)和3(C)可知，所得金納米粒子粒徑為26.6nm;圖2(c)可知金納米粒子在528nm處有最強(qiáng)紫外吸收，與其粒徑尺寸相對應(yīng)。
[0063]實(shí)施例8:
[0064](I)將150mL 2.4mM檸檬酸鈉溶液加入到反應(yīng)器，在磁力攪拌條件下加熱至沸騰，加入ImL 24mM氯金酸溶液，溶液變?yōu)闇\粉色后停止加熱，溶液降溫到95 °C，加入lmL24mM氯金酸溶液反應(yīng)20min，再次加入ImL 24mM氯金酸溶液反應(yīng)得到金種溶液；
[0065](2)將上述55mL金種溶液和2mL 60mM檸檬酸鈉溶液以及53mL純水混合作為下一步反應(yīng)的生長液，生長液加熱到95°C后加入lmL24mM氯金酸溶液反應(yīng)20min，再次加入等量氯金酸溶液得到下一步反應(yīng)的金種溶液；
[0066](3)步驟(2)重復(fù)2次，得到金納米粒子溶液。將所得金納米粒子偶聯(lián)酶分子和抗體分子，制備金納米粒子免疫標(biāo)記探針。
[0067]如圖4所示不同粒徑金納米粒子偶聯(lián)酶分子和抗體分子顯示，實(shí)驗(yàn)組Ing/mL AFP和對照組Ong/mLAFP熒光差值比較，當(dāng)金球粒徑在41.2nm時(shí)免疫效果最佳，說明41.2nm金球標(biāo)記效率最1? D
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于檸檬酸鈉還原法調(diào)節(jié)金納米粒子顆粒尺寸的制備方法;其步驟如下: (1)將檸檬酸鈉溶液加入到反應(yīng)器，在磁力攪拌條件下加熱至沸騰，加入氯金酸溶液，溶液變?yōu)闇\粉色后停止加熱，溶液降溫到90?95 °C，加入等量氯金酸溶液反應(yīng)20?30min，再次加入等量氯金酸溶液反應(yīng)得到金種溶液； (2)將金種溶液和檸檬酸鈉溶液混合作為反應(yīng)的生長液，生長液加熱到90?95°C加入與步驟(I)等量的氯金酸溶液反應(yīng)20?30min，再次加入等量氯金酸溶液得到下一步反應(yīng)的金種溶液； (3)步驟(2)重復(fù)I?5次，制備不同粒徑的金納米粒子。2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述氯金酸為四水合氯金酸。3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述氯金酸和檸檬酸鈉的摩爾配比為1:10?20。4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是金種溶液:氯金酸:檸檬酸鈉摩爾配比為1:1:10?20。5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是調(diào)節(jié)重復(fù)次數(shù)，得到不同粒徑的金納米粒子，重復(fù)次數(shù)越多，金納米粒子粒徑越大。
【文檔編號】B22F1/00GK106001606SQ201610517781
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月30日
【發(fā)明人】常津, 武玉東, 宮曉群
【申請人】天津大學(xué)