一種改變金納米棒長徑比并且降低其細(xì)胞毒性的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種改變金納米棒長徑比并且降低其細(xì)胞毒性的制備方法。該方法首先利用硼氫化鈉還原氯金酸或氯金酸鹽制備出金種溶液，再向含有硝酸銀、氯金酸或氯金酸鹽以及抗壞血酸的CTAB溶液中加入金種溶液，繼續(xù)生長制備出CTAB保護的金納米棒，再通過向其中加入非離子型含氟表面活性劑(FSN)，制備得到FSN功能化的金納米棒，實現(xiàn)金納米棒長徑比的改變及細(xì)胞毒性的降低。FSN功能化的金納米棒與CTAB保護的金納米棒相比長徑比明顯變小且細(xì)胞毒性有所降低。因此FSN功能化的金納米棒具有更好的生物活性，其在生物分析、藥物輸送、醫(yī)學(xué)成像等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。
【專利說明】一種改變金納米棒長徑比并且降低其細(xì)胞毒性的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于納米金材料研究領(lǐng)域,具體涉及一種通過金納米棒的功能化實現(xiàn)對金納米棒長徑比的改變同時降低其細(xì)胞毒性的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，金納米材料由于其特殊的物理和化學(xué)性質(zhì)，成為廣泛研究的納米材料之一。其中，各向異性(非球形)的金納米顆粒，如金納米棒，受到了人們的廣泛關(guān)注。金納米棒由于其光學(xué)性質(zhì)獨特、長短軸易調(diào)控等特性在生物傳感、醫(yī)學(xué)成像、癌癥光熱療法、癌癥診斷標(biāo)記，特別是在非病毒基因藥物載體等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價值。然而，金納米棒制備過程中用到的大量的十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)有著很強的細(xì)胞毒性。同時，金納米棒表面的CTAB雙分子層使得生物分子很難與金納米棒耦聯(lián)，限制了金納米棒在生物醫(yī)學(xué)等方面的應(yīng)用。金納米棒的功能化能夠很好的克服以上缺點，提高金納米棒的生物相容性。因此，研發(fā)低毒性、生物相容性好、適合生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域運用的金納米棒的合成方法，構(gòu)建具有熒光特性、生物識別特性、靶向性和光熱敏感特性等多功能的金納米棒復(fù)合粒子，成為金納米棒研究的熱點和方向。
[0003]金納米棒的強光學(xué)散射和吸收特性，特別是其具有的縱向可調(diào)諧的表面等離子體共振吸收峰使其更適合作為光學(xué)探針。金納米棒作為一種新型的近紅外熒光探針，具有以下優(yōu)點:1、用近紅外光激發(fā)對活細(xì)胞的損傷很小，適于活體觀察，光漂白作用小。2、在組織中近紅外光比可見光的透過率高，可達幾個厘米，不受自身背景熒光及光在體內(nèi)組織上散射等因素的干擾，因而可實現(xiàn)深層組織的生物成像，能夠進行體外或體內(nèi)的非破壞、非介入性分析。L.F.Gou 等，[L.F.Gou, C.J.Murphy, Chem.Mater.2003，15:1957-1962]利用種子合成方法在CTAB的存在下合成了棒狀金納米。在金納米棒合成的基礎(chǔ)上，Jana N.R 等人[Jana N.R., Gearheart L., Obare S.0., Langmuir, 2002, 18 (3): 922-927]利用CN-及氧氣對金納米棒長徑比進行調(diào)控，但CN-對環(huán)境不友好，該方法不被推崇。Tsung C.K.等人[Tsung C.K., Kou X.S., Shi Q.H., Journal of the American ChemicalSociety, 2006, 128(16):5352-5353]報道了在高溫條件下，利用CTAB、濃酸及氧氣改變金納米棒的長徑比，從而獲得具有預(yù)期光學(xué)性質(zhì)的金納米棒，但是反應(yīng)需要在高溫下發(fā)生，條件不夠溫和。Sreeprasad T.S.等人[Sreeprasad T.S., Samal A.K., Pradeep T.Langmuir, 2007, 23(18):9463-9471]通過Cu (II )、抗壞血酸及氧氣綜合作用于金納米棒獲得一系列不同長徑比的金納米棒溶液，但需要高溫、Cu2+、及抗壞血酸三重作用，體系較為復(fù)雜。因此，研究一種簡單、快速改變金納米棒長徑比的方法，同時降低金納米棒的細(xì)胞毒性提高其生物相容性是十分重要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種快速、簡單的改變金納米棒長徑比的方法，同時這種金納米棒的細(xì)胞毒性明顯降低，具有較高的實際應(yīng)用前景。[0005]本發(fā)明先利用種子合成方法在CTAB的存在下合成棒狀金納米，然后再加入非離子含氟表面活性劑(Zonly-FSN，以下簡寫為FSN)得到FSN功能化的金納米棒，改變了金納米棒的長徑比，同時降低了金納米棒的細(xì)胞毒性。
[0006]本發(fā)明具體制備步驟如下:
[0007]A.將濃度為5(Tl50mmOl/L的十六烷基三甲基溴化銨(簡稱CTAB)溶液，放入帶有加熱和攪拌裝置的反應(yīng)器中，在25~35°C溫度下，邊攪拌邊加入濃度為l(Tl5mm0l/L的可溶性氯金酸鹽或氯金酸溶液，使溶液中氯金酸鹽或氯金酸的濃度為0.25、.375mmol/L,再迅速加入(T4°C的濃度為l(Tl5mmol/L的硼氫化鈉溶液,使反應(yīng)溶液中硼氫化鈉濃度為0.6~0.9mmol/L，攪拌I~2min后靜置I~2h備用；
[0008]B.取濃度為5(Tl50mmOl/L的十六烷基三甲基溴化銨溶液加入玻璃反應(yīng)器中，依次加入濃度為l(Tl5mmol/L的氯金酸鹽或氯金酸溶液、濃度為l(Tl5mmol/L的硝酸銀溶液和10(Tl50mmol/L的抗壞血酸溶液，使反應(yīng)溶液中氯金酸鹽或氯金酸的濃度為
0.5~0.75mmol/L,硝酸銀的濃度為0.1~0.15mmol/L,抗壞血酸的濃度為5.5~8.25mmol/L ；所述的氯金酸鹽為氯金酸鈉或氯金酸鉀。
[0009]C.取步驟A制備的溶液10-15 μ L加入到IOmL步驟B的反應(yīng)溶液中，使其充分混合后25~35°C靜置，反應(yīng)制備CTAB保護的金納米棒；
[0010]D.取質(zhì)量濃度為2~5%的非離子含氟表面活性劑FSN加入到步驟C制備的溶液中，使其溶液中FSN的質(zhì)量百分含量為0.1~0.4%，于25~35°C反應(yīng)3飛h制備得到FSN功能化的金納米棒。所述的非離子含氟表面活性劑FSN，其化學(xué)式為CF2CF2) 3_8CH2CH20(CH2CH20)xH ;其中X的取值范圍是0-25，該活性劑可以在市場購得。
[0011]采用紫外-可見吸收光譜(UV-Vis)、透射電鏡(TEM)、表面增強拉曼光譜(SERS)、高分辨透射電鏡(HRTEM)、X射線衍射(XRD)等分析手段，系統(tǒng)地對FSN處理前后金納米棒的形貌、尺寸、晶體結(jié)構(gòu)和性質(zhì)等進行了表征，結(jié)果見圖1-6。
[0012]圖1是本方法FSN處理前后金納米棒的UV-Vis圖，可見FSN處理后金納米棒的縱向紫外吸收峰明顯藍移，約從749nm藍移至640nm。
[0013]圖2是FSN處理前后金納米棒的TEM圖，可見FSN處理后金納米棒的長徑比明顯變小。
[0014]圖3是FSN處理前后金納米棒的SERS圖，可見FSN處理后金納米棒的表面修飾上了 FSN。
[0015]圖4是FSN處理前后金納米棒的XRD譜圖，位于38.14°、44.34°、64.48°、77.54。和81.68°處的衍射峰，分別對應(yīng)于金納米棒的(111)、(200)、(220)、(311)和(222)晶面，表明FSN處理前后晶體結(jié)構(gòu)無明顯變化。
[0016]圖5是FSN處理后金納米棒的HRTEM圖，可見FSN處理后金納米棒的晶格條紋清晰，晶格間矩約為0.234nm，0.206nm，對應(yīng)于金晶體的[111]、[200]晶面。
[0017]圖6是將實施例1步驟C和步驟D制備的金納米棒應(yīng)用于對肝癌細(xì)胞HepG2毒性的檢測。結(jié)果顯示經(jīng)過FSN處理后的金納米棒對細(xì)胞的毒性降低。
[0018]本發(fā)明的有益效果是:在種子合成方法合成CTAB保護的金納米棒的基礎(chǔ)上加入FSN進行功能化，通過控制FSN的質(zhì)量濃度及其反應(yīng)時間實現(xiàn)金納米棒長徑比的改變。本發(fā)明制備的金納米棒的細(xì)胞毒性與CTAB保護金納米棒相比明顯降低?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0019]圖1為實施例1步驟C和步驟D制備的金納米棒的紫外-可見吸收光譜圖，其中i是步驟C的譜圖，ii是步驟D的譜圖。
[0020]圖2為實施例1步驟C和步驟D制備的金納米棒的掃描電鏡圖，其中A是步驟C的譜圖，B是步驟D的譜圖。
[0021]圖3為實施例1步驟C和步驟D制備的金納米棒的表面增強拉曼圖。其中i步驟C的譜圖，ii是FSN的譜圖，iii是步驟D的譜圖。
[0022]圖4為實施例1步驟C和步驟D制備的金納米棒的X射線衍射譜圖。其中i是步驟C的譜圖，ii是步驟D的譜圖。
[0023]圖5為步驟D制備的金納米棒的高分辨電鏡圖。其中A是金[111]晶面晶格圖，B是金[200]晶面晶格圖。
[0024]圖6為實施例1步驟C和步驟D制備的金納米棒應(yīng)用于細(xì)胞毒性分析檢測結(jié)果。其中i是步驟C的結(jié)果圖，ii是步驟D的結(jié)果圖。
【具體實施方式】
[0025]實施例1
[0026]A.將4.875mL濃度為0.1mo 1/L的CTAB溶液，放入帶有加熱和攪拌裝置的反應(yīng)器中，在25°C溫度下，邊攪拌邊加入125 μ L濃度為0.0lmol/L的氯金酸溶液，再迅速加入300 μ L (TC的濃度為0.01mol/L的硼氫化鈉溶液，攪拌2min后靜置1.5h備用；
[0027]B.取9.5mL濃度為0.lmol/L的CTAB溶液加入玻璃反應(yīng)器中，依次加入80 μ L濃度為0.01mol/L的硝酸銀溶液、500 μ L濃度為0.01mol/L的氯金酸溶液和55 μ L0.lmol/L的抗壞血酸溶液。
[0028]C.取步驟A制備的溶液12 μ L加入到步驟B的反應(yīng)溶液中，使其充分混合后28°C靜置，反應(yīng)制備CTAB保護的金納米棒；
[0029]D.取200 μ L質(zhì)量濃度為5%的非離子含氟表面活性劑FSN加入到5mL步驟C制備的溶液中，于25V反應(yīng)4h制備得到FSN功能化的金納米棒。
[0030]其中，步驟C制得CTAB保護的金納米棒的長徑比約為4:1，步驟D制得FSN功能化的金納米棒的長徑比約為2:1。
[0031]實施例2
[0032]A.將4.875mL濃度為0.lmol/L的CTAB溶液，放入帶有加熱和攪拌裝置的反應(yīng)器中，在25°C溫度下，邊攪拌邊加入125 μ L濃度為0.0lmol/L的氯金酸溶液，再迅速加入300 μ L (TC的濃度為0.01mol/L的硼氫化鈉溶液，攪拌2min后靜置1.5h備用；
[0033]B.取50mL濃度為0.lmol/L的CTAB溶液加入玻璃反應(yīng)器中，依次加入526 μ L濃度為0.01mol/L的硝酸銀溶液、2.63mL濃度為0.0ImoI/L的氯金酸溶液和316 μ L濃度為
0.lmol/L的抗壞血酸溶液。
[0034]C.取步驟A制備的溶液63 μ L加入到步驟B的反應(yīng)溶液中，使其充分混合后28°C靜置，反應(yīng)制備CTAB保護的金納米棒；
[0035]D.取102 μ L質(zhì)量濃度為5%的非離子含氟表面活性劑FSN加入到5mL步驟C制備的溶液中，于25°C反應(yīng)5h制備得到FSN功能化的金納米棒。
[0036]最終制得FSN功能化的金納米棒的長徑比約為3:1。
[0037]實施例3
[0038]A.將5mL濃度為0.lmol/L的CTAB溶液，放入帶有加熱和攪拌裝置的反應(yīng)器中，在25°C溫度下，邊攪拌邊加入150 μ L濃度為0.012mol/L的氯金酸鈉溶液，再迅速加入350 μ L0°C的濃度為0.013mol/L的硼氫化鈉溶液，攪拌2min后靜置1.5h備用； [0039]B.取4.5mL濃度為0.lmol/L的CTAB溶液加入玻璃反應(yīng)器中，依次加入35 μ L濃度為0.015mol/L的硝酸銀溶液、250 μ L濃度為0.012mol/L的氯金酸鈉溶液和20 μ L0.15mol/L的抗壞血酸溶液；
[0040]C.取步驟A制備的溶液6 μ L加入到步驟B的反應(yīng)溶液中，使其充分混合后28°C靜置，反應(yīng)制備CTAB保護的金納米棒；
[0041]D.取333 μ L質(zhì)量濃度為3%的非離子含氟表面活性劑FSN加入到5mL步驟C制備的溶液中，于25V反應(yīng)4h制備得到FSN功能化的金納米棒。
[0042]最終制得FSN功能化的金納米棒的長徑比約為2.7:1。
[0043]實施例4
[0044]A.將IOmL濃度為0.12mol/L的CTAB溶液，放入帶有加熱和攪拌裝置的反應(yīng)器中，在25°C溫度下，邊攪拌邊加入250 μ L濃度為0.015mol/L的氯金酸鉀溶液，再迅速加入600 μ L0°C的濃度為0.015mol/L的硼氫化鈉溶液，攪拌2min后靜置1.5h備用；
[0045]B.取9mL濃度為0.lmol/L的CTAB溶液加入玻璃反應(yīng)器中，依次加入100 μ L濃度為0.01mol/L的硝酸銀溶液、450 μ L濃度為0.015mol/L的氯金酸鉀溶液和50 μ L
0.15mol/L的抗壞血酸溶液；
[0046]C.取步驟A制備的溶液12 μ L加入到步驟B的反應(yīng)溶液中，使其充分混合后28°C靜置，反應(yīng)制備CTAB保護的金納米棒；
[0047]D.取333 μ L質(zhì)量濃度為2%的非離子含氟表面活性劑FSN加入到5mL步驟C制備的溶液中，于25V反應(yīng)4h制備得到FSN功能化的金納米棒。
[0048]最終制得FSN功能化的金納米棒的長徑比約為2.5:1。
[0049]應(yīng)用例I
[0050]將實施例1步驟C和步驟D中制備的金納米棒應(yīng)用于細(xì)胞毒性分析。
[0051]步驟D制得的FSN功能化的金納米棒與相同濃度步驟C制得的CTAB保護的金納米棒相比其細(xì)胞毒性也明顯降低。以肝癌細(xì)胞H印G2為研究對象，采用MTT法對加入不同濃度FSN功能化的金納米棒及CTAB保護的金納米棒培育24h后細(xì)胞的存活率進行考察，發(fā)現(xiàn)相同濃度時FSN功能化的金納米棒的細(xì)胞存活率遠大于CTAB保護的金納米棒。FSN處理后金納米棒的濃度為1.56 X10^5moI/L時，細(xì)胞存活率>90%，大大提高了金納米棒的生物相容性。因此，經(jīng)FSN處理后的金納米棒與CTAB保護的金納米棒相比有著更廣泛的生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用前景。
【權(quán)利要求】
1.一種改變金納米棒長徑比并且降低其細(xì)胞毒性的制備方法，具體制備步驟如下: A.將濃度為50-l50mmol/L的十六烷基三甲基溴化銨CTAB溶液，放入帶有加熱和攪拌裝置的反應(yīng)器中，在25~35°C溫度下，邊攪拌邊加入濃度為10-15 mmol/L的可溶性氯金酸鹽或氯金酸溶液，使溶液中氯金酸鹽或氯金酸的濃度為0.25、.375 mmol/L,再迅速加入0-4°C的濃度為10-15 mmol/L的硼氫化鈉溶液，使反應(yīng)溶液中硼氫化鈉濃度為0.6^0.9mmol/L,攪拌1~2 min后靜置1~2 h備用； B.取濃度為50-l50mmol/L的十六烷基三甲基溴化銨溶液加入玻璃反應(yīng)器中，依次加入濃度為10-15 mmol/L的氯金酸鹽或氯金酸溶液、濃度為l0-l5 mmol/L的硝酸銀溶液和100-l50 mmol/L的抗壞血酸溶液，使反應(yīng)溶液中氯金酸鹽或氯金酸的濃度為0.5^0.75mmol/L,硝酸銀的濃度為0.1^0.15 mmol/L,抗壞血酸的濃度為5.5~8.25 mmol/L ； C.取步驟A制備的溶液10-15 μL加入到10 mL步驟B的反應(yīng)溶液中，使其充分混合后25~35 °C靜置，反應(yīng)制備CTAB保護的金納米棒； D.取質(zhì)量濃度為2~5%的非離子含氟表面活性劑FSN加入到步驟C制備的溶液中，使其溶液中FSN的質(zhì)量百分含量為0.1-0.4%，于25~35°C反應(yīng)3-6h制備得到FSN功能化的金納米棒； 所述的非離子含氟表面活性劑FSN，其化學(xué)式為CF2CF2) 3_8CH2CH20 (CH2CH2O) xH ;其中X的取值范圍是0~25。
2.一種改變金納米棒長徑比并且降低其細(xì)胞毒性的制備方法，其特征是步驟B所述的所述的氯金酸鹽為氯金酸鈉或氯金酸鉀。
【文檔編號】B22F9/24GK103624266SQ201210310376
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2012年8月28日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月28日
【發(fā)明者】呂超, 陳爽 申請人:北京化工大學(xué)