一種仿生納米銀的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種仿生納米銀的制備方法。以硝酸銀和天然高分子或其衍生物為原料，日光或可見光激發(fā)下在水溶液中進行反應。天然高分子為保護劑、還原劑和光敏劑，在日光或低功率可見光激發(fā)下室溫產生納米銀。本發(fā)明所制備的納米銀由于受到天然高分子的保護具有很好的安全性，可應用于生物醫(yī)學材料或日化產品中，發(fā)揮抗菌作用。用作拉曼基底材料，能顯著增強待測分子的拉曼信號。本發(fā)明制備方法簡單可靠，能夠滿足生物醫(yī)學領域或光譜【技術領域】對納米銀形貌和性能的要求。生物安全性好，對產物形貌和粒徑的可控，應用廣泛。
【專利說明】一種仿生納米銀的制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于納米【技術領域】，具體涉及一種仿生納米銀的制備方法。
【背景技術】
[0002]納米銀是金屬納米粒子中最具代表性的一種新興功能材料，它既可用做微電子、光學、催化材料，又能在DNA探測、細胞成像等尖端領域發(fā)揮巨大作用，甚至成為合成其它金屬納米粒子的絕佳模版。
[0003]生物學方法制備納米銀具有產物粒徑均勻，不污染環(huán)境等優(yōu)勢，但存在產量低、成本高、難于從生物體中分離等問題。體外模擬生物學還原過程，利用生物分子和日光或可見光的共同作用實現(xiàn)銀離子的還原和納米銀的制備，可解決生物學方法制備納米銀面臨的難題。該方法制備納米銀具有操作簡單、可控性好和產物生物安全性好等優(yōu)勢。
[0004]中國專利CN1775300A公開了一種納米銀生物仿生敷料及其制備方法，配制硝酸銀溶液后置于容器中攪拌并加熱，沸騰后滴加檸檬酸三鈉溶液，反應一定時間后，自然冷卻；將殼聚糖膜浸泡在納米銀粒子溶液中，通過自組裝技術使納米銀粒子組裝到殼聚糖膜上，即得到納米銀生物仿生敷料。該方法制備過程復雜。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種仿生納米銀的制備方法。本發(fā)明所制備的納米銀由于受到天然高分子的保護具有很好的安全性，可應用于生物醫(yī)學材料或日化產品中，發(fā)揮抗菌作用。用作拉曼基底材料，能顯著增強待測分子的拉曼信號。本發(fā)明制備方法簡單可靠，能夠滿足生物醫(yī)學領域或光譜【技術領域】對納米銀形貌和性能的要求。生物安全性好，對產物形貌和粒徑可控，應用廣泛。
[0006]本發(fā)明提供的仿生納米銀的制備方法包括下述步驟:室溫下，以硝酸銀和天然高分子或其衍生物為原料，日光或可見光激發(fā)下在水溶液中進行反應。
[0007]本發(fā)明提供的仿生納米銀的制備方法包括下述步驟:
I)將質量體積比為0.01-5%的硝酸銀水溶液與質量體積比為0.01-5%的天然高分子水溶液或乙酸水溶液均勻混合；體積比:1:5000-100:1。
[0008]2)日光下或波長小于500nm，照度高于300 Lux的可見光激發(fā)下室溫反應3分鐘-30小時，既得納米銀產物。
[0009]所述的天然高分子為可溶于水或可溶于乙酸水溶液的天然來源的蛋白、多糖或其衍生物。所述的天然高分子或其衍生物溶于水中；肝素鈉、膠原或殼聚糖等水不溶性的蛋白或多糖可溶于0.05 M的乙酸水溶液。
[0010]所述的天然高分子在納米銀合成過程中同時作為保護劑、還原劑和光敏劑，通過介導激發(fā)光的作用對銀離子進行還原，室溫下，天然高分子本身不能單獨還原銀離子。
[0011]所使用的激發(fā)光應為地表日光、室內日光或波長小于500nm，照度高于300 Iux而不超過200001UX的可見光為激發(fā)光。[0012]可選地，本發(fā)明提供的仿生納米銀的制備方法包括下述步驟:
I)將質量體積比為0.01-5%的硝酸銀水溶液與質量體積比為0.01-5%的膠原的乙酸水溶液均勻混合；體積比:1:5000-100:1。
[0013]2)日光下室溫反應4-30小時，既得納米銀產物。
[0014]本發(fā)明包括天然高分子、硝酸銀、日光或低功率可見光以及水或弱酸性溶劑構成，能夠通過對天然高分子的選擇和激發(fā)光參數(shù)的調節(jié)獲得球形、片狀、枝狀或核/殼結構的納米銀?？赏ㄟ^天然高分子種類、激發(fā)光波長控制納米銀結構。
[0015]本發(fā)明與中國專利CN1775300A “納米銀生物仿生敷料的制備方法”存在本質的不同:
I)納米銀的制備原理不同:納米銀生物仿生敷料的制備方法中以Na3C6H5CV2H20為還原劑在高溫下(沸騰的溶液中)還原銀離子，制備納米銀；
本發(fā)明模擬自然界生物體還原銀離子的過程，以地表日光、室內日光或波長小于500nm的可見光為激發(fā)光，室溫下，誘導蛋白、多糖等天然高分子溶液中的銀離子還原，在該過程中蛋白、多糖等天然高分子自身不具備單獨還原銀離子的功能，但可作為光敏劑誘導銀離子還原并作為穩(wěn)定劑穩(wěn)定產物納米銀。
[0016]2)天然高分子(如:殼聚糖)與納米銀的結合方式不同:納米銀生物仿生敷料的制備方法中先要完成納米銀和殼聚糖膜的制備才能通過殼聚糖分子上的-NH2將納米銀組裝在殼聚糖膜上。
[0017]本發(fā)明中使用的天然高分子(如:殼聚糖)先與銀離子結合，并在光激發(fā)下原位還原產生天然高分子保護的納米銀，之后根據(jù)需求可干燥成膜片，制備成凝膠，凍干成海綿等實現(xiàn)其不同領域的作用。
[0018]本發(fā)明所制備的納米銀由于受到天然高分子的保護具有很好的安全性，可應用于生物醫(yī)學材料或日化產品中，發(fā)揮抗菌作用。通過水洗、酸洗或碳化等方法脫除天然高分子后，用作拉曼基底材料，能顯著增強待測分子的拉曼信號。所屬納米銀制備方法可用于上述領域，但不限于上述領域。
[0019]
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明合成的納米銀產物呈核/殼結構透射電鏡圖。
[0021]圖2為本發(fā)明合成的納米銀產物呈球形結構電鏡圖。
[0022]圖3為本發(fā)明合成的納米銀產物呈片狀多邊形結構電鏡圖。
[0023]圖4為抗菌性能評價結果。
[0024]圖5為結晶紫的拉曼光譜圖。
[0025]
【具體實施方式】
[0026]本發(fā)明結合實施詳細說明如下，但不能視為對本發(fā)明保護范圍的任何限制。
[0027]實施例1
I)室溫下，將硝酸銀溶于水中，制成質量體積比為0.1%的硝酸銀水溶液； 2)室溫下,將冰醋酸溶于水中，制成0.05 M的乙酸水溶液；
3)將膠原蛋白溶于0.05 M的乙酸水溶液中，制成質量體積比為0.5%的膠原蛋白水溶液；
4)攪拌膠原蛋白的乙酸水溶液，以2mL/min的速率向其中滴加0.1%的硝酸銀水溶液，直至膠原蛋白的乙酸水溶液與0.1%的硝酸銀水溶液的體積比為1:1，繼續(xù)攪拌20min，使膠原分子與銀離子充分混合，停止攪拌，日光下反應4小時，既得核/殼結構的納米銀產物。透射電鏡觀察顯示(圖1 )，該納米銀產物呈核/殼結構。
[0028]實施例2
1)室溫下，將硝酸銀溶于水中，制成質量體積比為0.01%的硝酸銀水溶液；
2)將肝素鈉溶于水中，制成質量體積比為5%的肝素鈉水溶液2mL；
3)避光攪拌肝素鈉水溶液，以2mL/min的速率向其中滴加0.01%的硝酸銀水溶液200mL,使硝酸銀水溶液與肝素鈉水溶液的體積比為100:1，繼續(xù)攪拌20min，使肝素分子與銀離子充分混合，停止攪拌。
[0029]4)取ImL該混合溶液置于適應比色皿中，用波長465-495nm的藍色可見光(照度1523 lux)照射液面3分鐘，溶液由無色變?yōu)榧t色，透射電鏡觀察顯示，該納米銀產物呈球形結構(圖2)。
[0030]實施例3
1)室溫下，將硝酸銀溶于水中，制成質量體積比為5%的硝酸銀水溶液；
2)室溫下,將冰醋酸溶于水中，制成0.05 M的乙酸水溶液；
3)將殼聚糖(Mw=105，脫乙酰度=87%)溶于0.05 M的乙酸水溶液中，制成質量體積比為0.01%的殼聚糖乙酸水溶液IOOOmL ；
4)用IKAT18分散機高速攪拌殼聚糖乙酸水溶液，向其中滴加200微升5%的硝酸銀水溶液，使硝酸銀水溶液與殼聚糖乙酸水溶液的體積比為1:5000，繼續(xù)高速攪拌Imin，使殼聚糖分子與銀離子充分混合，停止攪拌，日光下靜置反應6小時，溶液由淡黃色變?yōu)樽丶t色，透射電鏡觀察顯示，該納米銀產物呈片狀多邊形結構(圖3)。
[0031]抗菌性應用實驗:
實驗組(CH-Ag):通過實施例3的方法制備的納米銀產物溶液。
[0032]對照組I (Vc-PVP-Ag):專利“一種納米銀膠體水溶液的制備方法”(CN 1586774A)中實施例2提供的方法制備納米銀膠體水溶液(以抗壞血酸為還原劑、PVP為保護劑)，加水稀釋使其中銀元素濃度與實驗組相等。
[0033]對照組2(Vc-CH-Ag):參考專利“一種納米銀膠體水溶液的制備方法”(CN 1586774A)中實施例2提供的方法制備納米銀膠體水溶液(以抗壞血酸為還原劑、殼聚糖為保護劑)，加水稀釋使其中銀元素濃度與實驗組相等，殼聚糖與乙酸的種類及在產物中的終濃度與實驗組相同。
[0034]對照組3 (CH):與實驗組相同種類和濃度的殼聚糖乙酸水溶液。
[0035]陰性對照組(NC):雙蒸水
LB液體培養(yǎng)基的配制:在950ml去離子水中加入IOg胰化蛋白胨、5g酵母提取物、IOgNaCl，搖動容器直至溶質溶解。滴加5M NaOH (約0.2ml)將其pH調至7.0，用去離子水定容至1L。在1.05kg/cm2的壓力下121°C濕熱滅菌20min,4°C保存。[0036]大腸桿菌菌液的制備:向無菌的三角瓶中注入50ml液體LB培養(yǎng)基，用移液槍槍頭沾取pGL3大腸桿菌的單克隆菌落后投入液體LB培養(yǎng)基中，37°C、200rpm條件下?lián)u菌15h，備用。
[0037]抗菌性能評價:
在15ml試管中加入5ml LB液體培養(yǎng)基，100 μ I pGL3大腸桿菌菌液，100 μ I實驗組或對照液液體(平行樣5個)，37°C震蕩過夜，600nm測吸光度。實驗結果如圖4所示，該圖表明實驗組的抗菌作用顯著優(yōu)于全部對照組，而對照組I (Vc-PVP-Ag)與陰性對照組(NC)組相比不僅不能抑制或殺滅細菌，相反還能促進細菌生長，說明專利CN 1586774 A中實施例2提供的方法制備的納米銀膠體水溶液不適宜作為抗菌劑使用，其中的小分子還原劑抗壞血酸能夠促進細菌生長。對照組I與對照組2相對比，可以發(fā)現(xiàn)以殼聚糖
為保護劑更夠明顯改善該類納米銀膠體水溶液的抗菌性，但與實驗組相比仍有較大差距，說明本發(fā)明以天然高分子為光敏劑和保護劑，在室內日光或可見光激發(fā)下制備納米銀，不僅避免了小分子毒性物質(專利CN 1586774 A的實施例3)對產物生物安全性的破壞，也避免了小分子活性物質(專利CN 1586774 A的實施例2)對體系抗菌性能的影響，在抗菌材料應用領域具有突出的優(yōu)勢。
[0038]在光譜學中應用實驗的研究:
將專利“納米銀或納米金的微波制備方法”(CN 100563879 C)中提供的方法制備的納米銀膠體水溶液，取200微升滴加到石英玻璃表面，避光干燥作為對照組；將本發(fā)明實施例3中提供的方法制備的納米銀膠體水溶液以相同方法處理后作為實驗組。以結晶紫為拉曼信號分子，將50yL 2 μ mo I的結晶紫水溶液分別滴加到石英玻璃、對照組納米銀、實驗組納米銀表面，在界面處測得的拉曼光譜分別為圖5中A、B、C曲線所示的三條譜圖。該圖顯示在沒有納米銀作為基底材料的情況下，2 μ mol的結晶紫水溶液無特征吸收，對照組納米銀基底對不同波數(shù)區(qū)域的拉曼信號增強作用不同，而實驗組的拉曼增強效率明顯高于對照組，且結晶紫的各個特征峰信號均得到顯著增強。這表明專利CN 100563879 C雖然可以提供具有拉曼增強作用的納米銀制備方法，但微波法制備的納米銀形貌單一，不能在該類方法的框架內實現(xiàn)納米銀形貌的調控，無法提供各向異性的納米銀基底，不利于獲得高增強因子的納米銀基底材料。而本發(fā)明可通過調節(jié)天然高分子的種類和激發(fā)光參數(shù)控制納米銀形貌，十分有利于獲得理想的納米銀基底材料，從而拓展拉曼光譜的應用領域。
【權利要求】
1.一種仿生納米銀的制備方法，其特征在于它包括下述步驟:以硝酸銀和天然高分子或其衍生物為原料，可見光激發(fā)下在水溶液中進行反應。
2.一種仿生納米銀的制備方法，其特征在于它包括下述步驟: 1)將質量體積比為0.01-5%的硝酸銀水溶液與質量體積比為0.01-5%的天然高分子水溶液或乙酸水溶液均勻混合；體積比:1:5000-100:1 ； 2)日光下或波長小于500nm，照度為300-200001ux的可見光激發(fā)下反應3分鐘-30小時，既得納米銀產物。
3.根據(jù)權利要求2所述的仿生納米銀制備方法，其特征在于所述的天然高分子為可溶于水或可溶于乙酸水溶液的天然來源的蛋白、多糖或其衍生物。
4.根據(jù)權利要求2所述的仿生納米銀制備方法，其特征在于所述的天然高分子為膠原、肝素鈉或殼聚糖。
5.根據(jù)權利要求2所述的仿生納米銀制備方法，其特征在于所述的天然高分子的乙酸水溶液為0.05 M的乙酸水溶液。
6.一種仿生納米銀的制備方法，其特征在于它包括下述步驟: 1)將質量體積比為0.01-5%的硝酸銀水溶液與質量體積比為0.01-5%的膠原的乙酸水溶液均勻混合； 2)日光下反應4-30小時，既得納米銀產物。
7.根據(jù)權利要求6所述的仿生納米銀制備方法，其特征在于所述的硝酸銀水溶液與膠原的乙酸水溶液的體積比為:1:5000-100:1。
8.根據(jù)權利要求6所述的仿生納米銀制備方法，其特征在于所述的硝酸銀水溶液的濃度為0.1%。
9.根據(jù)權利要求6所述的仿生納米銀制備方法，其特征在于所述的膠原蛋白水溶液的濃度為0.5%。
10.權利要求1-9任一所述的制備方法得到的仿生納米銀。
【文檔編號】B22F9/24GK103894625SQ201410159687
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年4月21日 優(yōu)先權日:2014年4月21日
【發(fā)明者】張其清, 關嫚, 段瑞平, 周志敏, 陳漢, 李學敏, 劉玲蓉 申請人:中國醫(yī)學科學院生物醫(yī)學工程研究所