專利名稱：一種仿生制備水溶性金納米粒子的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及化學及材料學領域，具體涉及一種仿生綠色途徑制備水溶性金納米粒 子的方法。
背景技術：
納米粒子是指尺度在1 lOOnm之間的微粒，處在原子簇和宏觀物體交界的過渡 區(qū)域。當微粒尺寸進入納米量級時，就從量變到質變，其力學、熱學、電學、磁學和光學性質 發(fā)生根本性變化。納米粒子的尺寸小，表面積大，位于表面的原子占很大比例。表面的原子 具有不飽和的懸掛鍵，性質很不穩(wěn)定，這使納米粒子的活性大大增加。例如金屬納米粒子在 空氣中能燃燒，無機材料的納米粒子能吸附環(huán)境中的氣體并與之反應。普通大塊晶體內含 有大量原子(或原胞)，其能帶中的能級間距很小，呈準連續(xù)結構(見能帶理論)。納米粒 子只包含有限數(shù)的原胞，這使能級間距增大，能帶將分裂成離散能級。當能級間距大于通常 的熱、電、光的作用能量時，量子效應將顯著地改變其各方面的物理性質。納米粒子具有傳 統(tǒng)固體所不具備的許多特殊性質，可以概括為以下三個效應表面效應、小尺寸效應和宏觀 量子隧道效應。近年來，金納米粒子因其獨特的光學及電學特性，在臨床快速診斷、免疫電鏡、生 物分子(DNA，蛋白質)高靈敏檢測等生物醫(yī)學領域得到了廣泛應用。目前，高質量金納米粒 子的制備方法通常分為兩種一種是高溫的水相反應，得到溶于水的金納米粒子；另一種 是低溫的有機相反應，得到溶于有機溶劑的金納米粒子。隨著環(huán)境問題的日益凸顯，采用環(huán) 境友好、能源節(jié)約的綠色合成路線進行納米材料的合成逐漸成為化學家關注的焦點。要實現(xiàn)納米材料的綠色合成，需滿足以下要素安全的溶劑和溫和的反應條件，環(huán) 境友好的(還原)試劑以及無毒無害的表面配體。近些年來，研究者們采用微生物或者細 胞作為反應載體，實現(xiàn)了多種納米材料的綠色合成，如納米金、銀、量子點和氧化鐵。生物體 系中多樣的生化反應和生物活性分子給研究者們提供了有力的平臺和工具。但是，這種納 米材料生物合成方法通常存在產物形貌不易控制、難提純等問題，具體的反應機理研究得 也不夠清楚，故這些方法并沒有得到很好的推廣。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種仿生制備水溶性金納米粒子的方法。本發(fā)明仿生制備水溶性金納米粒子的方法，包括如下步驟1)將氯金酸與還原型谷胱甘肽(GSH)在水中按摩爾比1 1混合，調節(jié)pH至 2. 5 3.0，得到淡黃色沉淀；2)離心，將沉淀用0. 008 0. 012mol/L氫氧化鈉溶液溶解，得到金前體溶液；3)向每毫升金前體溶液中加入2 5mg輔酶II和0. 5 1個單位的谷胱甘肽還 原酶，室溫(25°C )下攪拌反應10 14小時，超濾得水溶性金納米粒子。在上述過程中，可以通過調節(jié)輔酶II的加入量，來調節(jié)金納米粒子的大小。輔酶II加入量越大，生成的金納米粒子粒徑越小。其中輔酶II加入量的范圍為2 5mg。其中， 步驟1)宜將氯金酸與還原型谷胱甘肽在水中等摩爾混合。在本發(fā)明實施例中，將氯金酸溶 于超純水中，制備成氯金酸溶液，再加入還原型谷胱甘肽混合。。其中，步驟2)離心的目的是更好地將沉淀分離，便于收集沉淀，通常在8000g 10000g離心力下離心3 5min即可實現(xiàn)沉淀的理想分離。然后將沉淀用適量氫氧化鈉溶 液溶解。在本發(fā)明實施例中，將沉淀采用O.Olmol/L氫氧化鈉溶液溶解，得到金前體溶液。其中，步驟3)可以用超純水將金前體溶液進行適當稀釋后，加入輔酶II和谷胱甘 肽還原酶進行反應。如可以將金前體溶液用超純水稀釋至0. 6 0. 7mmol/L,按每毫升稀 釋液加入2 5mg輔酶II和0. 5 1個單位谷胱甘肽還原酶，室溫下攪拌反應10 14小 時。步驟3)中所述超濾步驟可以采用截留分子量為30kDa的超濾管超濾，收集截留組 分，得到金納米粒子。本發(fā)明方法基于細胞內的還原反應和酶催化過程，在類生物體系中制備得到了水 溶性金納米粒子。該法條件溫和，所用試劑環(huán)境友好，在室溫下即可得到粒徑均一的金納米 粒子，通過調節(jié)還原劑輔酶II的加入量可控制金納米粒子的粒徑大小(圖1)。得到的金納 米粒子表面包覆有一層致密的谷胱甘肽分子(圖2)，在水溶液中具有很好的穩(wěn)定性。該法 為納米材料的綠色合成提供了一種新的思路。


圖1本發(fā)明所制備的粒徑為12. 6nm(a)、7. 8nm(b)、6. lnm(c)的水溶性金納米粒子 的透射電鏡圖。圖2本發(fā)明所制備的粒徑為12. 6nm的水溶性金納米粒子和谷胱甘肽的紅外光譜圖。圖3本發(fā)明所制備的粒徑為12. 6nm的水溶性金納米粒子的粉末X射線衍射圖。
具體實施例方式以下實施例進一步說明本發(fā)明的內容，但不應理解為對本發(fā)明的限制。在不背離 本發(fā)明精神和實質的情況下，對本發(fā)明方法、步驟或條件所作的修改或替換，均屬于本發(fā)明 的范圍。若未特別指明，實施例中所用的技術手段為本領域技術人員所熟知的常規(guī)手段。實施例1金納米粒子的制備(1)將lg氯金酸溶于100mL超純水，配成(重量體積比)的氯金酸儲備液；(2)將氯金酸溶液與還原型谷胱甘肽(GSH)按摩爾比1 1混合；(3)將反應液的pH值用氫氧化鈉溶液調至2. 5-3. 0，得到淡黃色沉淀；(4)離心(RCF 10000g)，沉淀用0. 01mol/L氫氧化鈉溶液溶解，得到金前體溶液；(5)將金前體溶液用超純水稀釋至0. 64mmol/L,按每毫升稀釋液加入2mg NADPH 和1個單位GR的比例加入NADPH和GR，室溫25°C下攪拌反應12小時；(6)將反應溶液用截留分子量為30kDa的超濾管(Millipore)超濾，收集截留分子 量為> 30kDa的組分，得到所需的水溶性金納米粒子。經(jīng)檢測，得到的水溶性金納米粒子的 粒徑為12. 6nm。
實施例2金納米粒子的制備(1)將lg氯金酸溶于100mL超純水，配成1 %的氯金酸儲備液；(2)將氯金酸溶液與還原型谷胱甘肽(GSH)按摩爾比1 1混合；(3)將反應液的pH值用氫氧化鈉溶液調至2. 5-3. 0，得到淡黃色沉淀；(4)離心(RCF lOOOOg)離心3分鐘，沉淀用35ml 0. 01mol/L氫氧化鈉溶液溶解， 得到金前體溶液；(5)將金前體溶液用超純水稀釋至0. 64mmol/L,按每毫升稀釋液加入3mg NADPH 和1個單位GR的比例加入NADPH和GR，室溫25°C下攪拌反應12小時；(6)將反應溶液用截留分子量為30kDa的超濾管(Millipore)超濾，收集截留分子 量為> 30kDa的組分，得到所需的水溶性金納米粒子。經(jīng)檢測，得到的水溶性金納米粒子的 粒徑為7. 8nm。實施例3金納米粒子的制備(1)將lg氯金酸溶于100mL超純水，配成1 %的氯金酸儲備液；(2)將氯金酸溶液與還原型谷胱甘肽(GSH)按摩爾比1 1混合；(3)將反應液的pH值用氫氧化鈉溶液調至2. 5-3. 0，得到淡黃色沉淀；(4)離心(RCF 10000g)離心3分鐘，沉淀用35ml 0. 01mol/L氫氧化鈉溶液溶解， 得到金前體溶液；(5)將金前體溶液用超純水稀釋至0. 64mmol/L,按每毫升稀釋液加入4mg NADPH 和1個單位GR的比例加入NADPH和GR，室溫25°C下攪拌反應12小時；(6)將反應溶液用截留分子量為30kDa的超濾管(Millipore)超濾，收集截留分子 量為> 30kDa的組分，得到所需的水溶性金納米粒子。經(jīng)檢測，得到的水溶性金納米粒子的 粒徑為6. lnm。實施例4金納米粒子的制備(1)將lg氯金酸溶于100mL超純水，配成的氯金酸儲備液；(2)將氯金酸溶液與還原型谷胱甘肽(GSH)按摩爾比1 1混合；(3)將反應液的pH值用氫氧化鈉溶液調至2. 5，得到淡黃色沉淀；(4)離心(RCF 10000g)離心3分鐘，沉淀用0. 008mol/L氫氧化鈉溶液溶解，得到 金前體溶液；(5)將金前體溶液用超純水稀釋至0. 60mmol/L,按每毫升稀釋液加入5mg NADPH 和1個單位GR的比例加入NADPH和GR，室溫25°C下攪拌反應12小時；(6)將反應溶液用截留分子量為30kDa的超濾管(Millipore)超濾，收集截留分子 量為> 30kDa的組分，得到水溶性金納米粒子。實施例5金納米粒子的制備(1)將lg氯金酸溶于100mL超純水，配成1 %的氯金酸儲備液；(2)將氯金酸溶液與還原型谷胱甘肽(GSH)按摩爾比1 1混合；(3)將反應液的pH值用氫氧化鈉溶液調至3. 0，得到淡黃色沉淀；(4)離心(RCF 10000g)離心3分鐘，沉淀用0. 012mol/L氫氧化鈉溶液溶解，得到 金前體溶液；(5)將金前體溶液用超純水稀釋至0. 70mmol/L,按每毫升稀釋液加入3mg NADPH
5和0.5個單位GR的比例加入NADPH和GR，室溫25°C下攪拌反應14小時； (6)將反應溶液用截留分子量為30kDa的超濾管(Millipore)超濾，收集截留分子
量為> 30kDa的組分，得到水溶性金納米粒子。
權利要求
一種仿生制備水溶性金納米粒子的方法，其包括如下步驟1)將氯金酸與還原型谷胱甘肽在水中按摩爾比1∶1混合，調節(jié)pH至2.5～3.0，得到淡黃色沉淀；2)離心，將沉淀用0.008～0.012mol/L氫氧化鈉溶液溶解，得到金前體溶液；3)向每毫升金前體溶液中加入2～5mg輔酶II和0.5～1個單位的谷胱甘肽還原酶，室溫下攪拌反應10～14小時，超濾得水溶性金納米粒子。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，通過調節(jié)輔酶II的加入量，來調節(jié)金納米粒 子的大小。
3.如權利要求1或2所述的方法，其特征在于，其中步驟1)首先將氯金酸溶于超純水 制成1 %的氯金酸溶液，再添加與氯金酸等摩爾的還原型谷胱甘肽混合。
4.如權利要求1或2所述的方法，其特征在于，其中步驟2)10000 X g下離心3分鐘，將 沉淀用0. 01mol/L氫氧化鈉溶液溶解，得到金前體溶液。
5.如權利要求1或2所述的方法，其特征在于，其中步驟3)將金前體溶液用超純水稀 釋至0. 6 0. 7mmol/L,按每毫升稀釋液加入2 5mg輔酶II和0. 5 1個單位谷胱甘肽 還原酶，室溫下攪拌反應10 14小時。
6.如權利要求1或2所述的方法，其特征在于，其中步驟3)所述超濾采用截留分子量 為30kDa的超濾管超濾，收集截留組分，得到金納米粒子。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種仿生制備水溶性金納米粒子的方法。該方法基于細胞內的還原反應和酶催化過程，在類生物體系中制備得到了水溶性金納米粒子。該方法簡單易行，所用試劑環(huán)境友好，室溫下即可得到粒徑均一且可控的金納米粒子。由于表面包覆有一層致密的谷胱甘肽分子，使得產物在水溶液中具有很好的穩(wěn)定性。該法為納米材料的綠色合成提供了一種新的思路。
文檔編號B22F9/24GK101875133SQ20101019216
公開日2010年11月3日 申請日期2010年5月31日 優(yōu)先權日2010年5月31日
發(fā)明者崔然, 龐代文, 張志凌, 張明曦, 田智全 申請人:武漢大學