金納米簇組成物與其制備方法及含硫醇基物質的檢測方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及金納米簇組成物及其制造方法，更特別涉及以金納米簇檢測含硫醇基物質的方法。
【背景技術】
[0002]近年來的研究發(fā)現(xiàn)金納米粒子的尺寸縮小至金納米簇時已不再具有表面電漿共振性質，而是具有特殊的熒光性質。由于金納米簇較半導體熒光量子點的毒性小，同時具高光穩(wěn)定性且合成步驟簡單等優(yōu)點，因此具有發(fā)展成為新穎生物熒光標記及生物傳感器的潛力。然而現(xiàn)有合成金納米簇及表面修飾方法反應時間長且步驟繁瑣。若是將生物分子固定于金納米簇上，更需要繁復且耗時的實驗步驟。
[0003]基于上述，業(yè)界需要合成簡易的金納米簇，同時無需透過化學反應修飾，就能實時檢測含硫醇基物質的技術。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明一實施例提供的金納米簇組成物，包含還原劑以非飽和的型態(tài)擔載(capping)于金納米簇的表面，且金納米簇組成物于600-650nm及800-850nm含有焚光放光峰。
[0005]本發(fā)明一實施例提供的金納米簇組成物，包含還原劑以非飽和的型態(tài)擔載(capping)于該金納米簇的表面，且金納米簇組成物于800-900nm具有單一焚光放光峰。
[0006]本發(fā)明一實施例提供的金納米簇組成物的制備方法，包含:混合金離子溶液與還原劑溶液，以得第一混合溶液；加熱該第一混合溶液，以得第二混合溶液，其中該第二混合溶液含金納米簇，其中該還原劑以非飽和的型態(tài)擔載(capping)于金納米簇表面以得到金納米簇組成物。
[0007]本發(fā)明一實施例提供的含硫醇基物質的檢測方法，包括:提供上述金納米簇組成物；提供待測物與金納米簇組成物反應；以及分析反應結果，以確認待測物是否含硫醇基。
【附圖說明】
[0008]圖1為本發(fā)明一實施例中，金納米簇組成物的制造流程示意圖。
[0009]圖2為本發(fā)明一實施例中，谷胱甘肽以未飽和型態(tài)擔載于金納米簇表面的示意圖。
[0010]圖3A-3B、4、5、與6為本發(fā)明實施例中，不同Au:GSH的摩爾比例制備的金納米簇組成物的特定熒光波長。
[0011 ] 圖7A-7E與圖8A-8E為本發(fā)明實施例中，不同Au: GSH的摩爾比例制備的金納米簇組成物對含硫醇基物質液體待測物的檢測結果。
[0012]圖9A-9D、10A-10D、與圖1IA-1ID為本發(fā)明實施例中，不同Au: GSH的摩爾比例制備的金納米簇組成物對含硫醇基物質液體待測物的檢測結果。
[0013]圖12為本發(fā)明一實施例中，金納米簇組成物與水或GSH溶液混合后的檢測結果比較圖。
[0014]圖13為本發(fā)明一實施例中，金納米簇組成物對含硫醇基與不含硫醇基的液態(tài)待測物的檢測結果比較圖。
[0015]圖14為本發(fā)明一實施例中，金納米簇組成物對含硫醇基與不含硫醇基的氣態(tài)待測物的檢測結果比較圖。
【具體實施方式】
[0016]請參照圖1，其為本發(fā)明一實施例所述的金納米簇組成物(AuNCs)的制備流程圖。首先，步驟11混合金離子溶液與還原劑溶液，以得第一混合液。在本發(fā)明一實施例中，金離子溶液可為四氯金酸溶液、氯化金溶液、亞硫酸金溶液、或上述的組合。上述還原劑可為谷胱甘肽。當金離子與還原劑的摩爾比例介于1:0.9至1:1.4時，生成的金納米簇組成物在600-650nm及800-850nm同時具有雙熒光放光峰。當金離子與還原劑的摩爾比例介于1:0至1:0.6時，混合溶液無任何熒光放光峰。當金離子與還原劑摩爾比例介于1:1.5至1:2時，則會使金納米簇組成物的熒光放光峰開始變形。隨著還原劑的比例增加，金納米簇組成物的熒光放光峰700nm的單一熒光放光峰強度會逐漸減弱。接著進行步驟12，加熱第一混合液以得第二混合液。在本發(fā)明一實施例中，加熱反應可為一般常用的加熱方式如干浴加熱槽或微波加熱。在本發(fā)明一實施例中，微波加熱的微波功率介于270W至450W之間，加熱時間介于10分鐘至60分鐘之間。若微波加熱的功率過低或加熱時間過短，將無法使金離子充分反應形成金納米簇組成物。若微波加熱的功率過高和/或加熱時間過長，則容易生成粒徑較大的金納米粒子。加熱過程形成的第二混合液中含有金納米簇組成物，且還原劑以非飽和的型態(tài)擔載(capping)于金納米簇的表面。所謂的非飽和型態(tài)是指還原劑未完全覆蓋金納米簇的表面，且金納米簇表面仍保有空位。最后，可進行步驟13以離心第二混合液，并收集離心后的上層液以得金納米簇組成物。在收集含金納米簇組成物的上層液后，將上層液置于4°C冰箱中保存?zhèn)溆谩Ｔ诒景l(fā)明某些實施例中，離心步驟的轉速介于10000rpm-14000rpm之間。在本發(fā)明另一實施例中，離心步驟的條件(包括轉速、時間和次數(shù)等)無需特別限制，只要可以達到分離前述金納米簇組成物的目的即可。
[0017]在本發(fā)明另一實施例中，重復上述步驟11-13，差異在于金離子與還原劑的摩爾比例介于1:0.7至1:0.8之間，而其他加熱步驟與離心步驟的過程參數(shù)與前述實施例類似。經(jīng)上述步驟后，還原劑亦以非飽和的型態(tài)擔載(capping)于金納米簇的表面，且此金納米簇組成物于800nm至900nm之間具有單一焚光放光峰。
[0018]熒光性金納米簇組成物的特殊光學性質亦可作為訊號分子，視不同應用需求發(fā)展特殊修飾及嫁接技術，可作為檢測、影像、及藥物釋放治療等生物醫(yī)學，亦可將其光譜發(fā)光特性作為新光電材料，應用環(huán)安、食品安全、及食品工業(yè)檢測。
[0019]本發(fā)明一實施例提供含硫醇基物質的檢測方法:提供上述金納米簇組成物，提供待測物與金納米簇組成物反應，以及分析反應結果，以確認待測物是否含硫醇基。在本發(fā)明一實施例中，待測物包括液體或氣體。將上述金納米簇組成物鏈接至熒光光譜分析系統(tǒng)，可實時測量金納米簇組成物與待測物的反應結果在特定波長的光放射強度。舉例來說，上述特定波長為600-650nm及800_850nm。當待測物含硫醇基時，特定波長于600_650nm的強度增加，且在800-850nm的強度減少。
[0020]為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征、和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉數(shù)實施例配合所附圖示，作詳細說明如下:
[0021]金納米簇組成物的制備
[0022]實施例1
[0023]分別配制5mM的四氯金酸水溶液與5mM的谷胱甘肽(L-Glutath1ne，GSH)水溶液。取0.2mL四氯金酸水溶液及0.2mL谷胱甘肽水溶液(四氯金酸與谷胱甘肽的摩爾比例為1:1)于微量離心管中，并以試管震蕩器充分攪拌5分鐘以獲得第一混合液，打開微量離心管并置于微波爐中，將微波功率設定在270W加熱30分鐘，再將功率調整至450W加熱30分鐘以獲得第二混合液。將微量離心管冷卻至室溫，對微量離心管進行離心步驟(于12000rpm下離心10分鐘)。離心后收集微量離心管的上層液以獲得含金納米簇組成物的液體。本發(fā)明的制備方法，可藉由調控四氯金酸水溶液和谷胱甘肽水溶液的含量比例，來調整所欲得到的熒光放光峰的范圍。請參照圖2，谷胱甘肽(21)以不飽和的型態(tài)擔載于金納米簇組成物(20)表面上。
[0024]實施例2
[0025]分別配制5mM的四氯金酸水溶液與5mM的谷胱甘肽(L-Glutath1ne，GSH)水溶液。取0.2mL四氯金酸水溶液及0.2mL谷胱甘肽水溶液(四氯金酸與谷胱甘肽的摩爾比例為1:1)于玻璃樣品管中，并以試管震蕩器充分攪拌10秒以獲得第一混合液。打開玻璃樣品管并置于干浴加熱槽中，由室溫升溫至120°c加熱10分鐘，于120°C下再加熱50分鐘以獲得第二混合液。將玻璃樣品管冷卻至室溫，對玻璃樣品管進行離心步驟(于12000rpm下離心10分鐘)。離心后收集玻璃樣品管的上層液以獲得金納米簇組成物。
[0026]實施例3
[0027]實驗步驟與實施例1相同，但改變谷胱甘肽水溶液的濃度，使四氯金酸與谷胱甘肽的摩爾比例分別為1:1.1、1: 1.2、1: 1.3、1: 1.4、1: 1.5、1: 1.6，摩爾比例為1:1.1的金納米簇組成物仍具有雙放光峰的特性，Au:GSH = 1:1.2的金納米團簇組成物的放光峰開始變形，如圖3A-3B所示。
[0028]實施例4
[0029]實驗步驟與實施例2相同，但改變谷胱甘肽水溶液的濃度，使四氯金酸與谷胱甘肽的摩爾比例分別為1:1.1、1: 1.2、1:1.3、1:1.4，生成的金納米簇組成物仍具有雙放光峰的特性，如圖4所示。
[0030]實施例5
[0031]實驗步驟與實施例1相同，但改變谷胱甘肽水溶液的濃度，使得到的四氯金酸與谷胱甘肽的摩爾比例為1:0.8，測量到的圖譜如圖3A所示。值得注意的是在該比例下，金納米簇組成物在600-650nm及800_850nm并無雙熒光放光峰的特性，取而代之的是在近紅外光有大于波長800nm的單一熒光放光峰。
[0032]比較例I
[0033]實驗步驟與實施例1相同，但改變谷胱甘肽水溶液的濃度，使得到的四氯金酸與谷胱甘肽的摩爾比例分別為1: 0、1: 0.1、1: 0.2、1: 0.4及1: 0.6，由該些條件制得的產(chǎn)物不具熒光性，圖譜結果如圖5所示。
[0034]比較例2
[0035]實驗步驟與實施例1相同，但改變谷胱甘肽水溶液的濃度，使得到的四氯金酸與谷胱甘肽的摩爾比例分別為1:1.7、1:1.8、1:1.9及1:2，由該些條件制得的產(chǎn)物逐漸變成位于700nm的單一放光峰且隨著GSH的比例增加放光強度逐漸減弱，圖譜結果如圖6所示。
[0036]谷胱甘肽非飽和的型態(tài)擔載(capping)于金納米簇表面的證明:
[0037]分別取15 μ L 比較例 I 的產(chǎn)物(Au:GSH = 1:0、1:0.1、1:0.2、1:0.4、1:0.6)，額外分別再加入15 μ L不同濃度谷胱甘肽溶液(0.05mM、0.lmM、0.25mM、0.5mM、0.75mM、ImM、
1.5mM、2mM、2.5mM、3mM、及4mM)于黑色微盤中混合均勻(I分鐘)，將該黑色微盤置入熒光光譜分析系統(tǒng)，以激發(fā)波長365nm進行熒光光譜分析。由圖7A-7E可知，比較例I的產(chǎn)物在添加谷胱甘肽溶后無明顯熒光放光變化。
[0038]分別取15“1^實施例1仏11:65!1=1:1)與實施例3 (Au:GSH = 1: 1.1，1:1.2、1:1.3、1:1.4)的液體，額外分別再加入15 μ L不同濃度谷胱甘肽溶液(0.05mM、0.lmM、0.25mM、
0.5mM、0.75mM、lmM、l.5mM、2mM、2.5mM、3mM、及4mM)于黑色微盤中混合均勻(I分鐘)，將該黑色微盤置入熒光光譜系統(tǒng)，以激發(fā)波長365nm進行熒光光譜分析。由圖8A-8E可知，實施例I與實施例3的金納米簇組成物在添加谷胱甘肽溶液后，在600-650nm波長熒光強度增加，800-850nm波長熒光強度減少。特別是AikGSH= 1:1、1: 1.1、及1:1.2時，消長變化最為明顯。由結果推知為谷胱甘肽以非飽和的型態(tài)擔載(capping)于金納米簇表面，使合成出金納米簇組成物仍有空位讓后續(xù)再添加的谷胱甘肽可以再鍵結而造成熒光放光變化。
[0039]當Au:GSH的摩爾比例介于1:1.3?1:1.4時，額外加入15 μ L不同濃度谷胱甘肽溶液(0.05mM、0.