向長(zhǎng)度比最短的主軸的軸向長(zhǎng)度長(zhǎng)至少兩倍，且最短的主軸長(zhǎng)度小于約500nm(例如，450、400、350、300、250、100、150、50、30、20、1nm)。納米片的“邊長(zhǎng)”被定義為兩個(gè)較長(zhǎng)的主軸的長(zhǎng)度的平均值。納米片的“厚度”被定義為最短的主軸。
[0060]邊長(zhǎng)與厚度的比率被稱為“長(zhǎng)寬比”。在多個(gè)實(shí)施方式中，銀納米片的平均長(zhǎng)寬比大于1.5、2、3、4、5、7、10、20、30、或50和其中的任何范圍。在一個(gè)實(shí)施方式中，銀納米片的平均長(zhǎng)寬比在1.5和25之間、2和25之間、1.5和50之間、2和50之間、3和25之間、和/或3和50之間。
[0061]在多個(gè)實(shí)施方式中，納米片的邊長(zhǎng)小于500nm、250nm、200nm、150nm、100nm、80nm、60nm或50nm。在一個(gè)實(shí)施方式中，納米片的邊長(zhǎng)大于5nm、10nm、20nm、30nm、50nm或100nm。在多個(gè)實(shí)施方式中，邊長(zhǎng)是從30nm至100nm、20nm至150nm、1nm至200nm、1nm至300nm。在多個(gè)實(shí)施方式中，納米片的厚度小于500nm、300nm、200nm、100nm、80nm、60nm、50nm、40nm、30nm、20nm、和/或1nm和其中的任何范圍。在多個(gè)實(shí)施方式中，納米片的厚度是從5nm至20nm、5nm 至 30nm、1nm 至 30nm、1nm 至 50nm、1nm 至 10nm0
[0062]銀納米片的多個(gè)實(shí)施方式具有多種不同的橫截面形狀，包括(但不限于)圓形、三角形、或具有任何數(shù)量的不連續(xù)的邊緣的形狀。在非限制性實(shí)施方式中，納米片可以成形為圓形、橢圓形、正方形、矩形、棒條體、星形、管狀、角椎體、棱柱體、三角形、分支、或包含平面表面的形狀。在多個(gè)實(shí)施方式中，納米片具有小于20、15、10、8、6、5或4個(gè)的邊緣，和/或20和I之間的任何數(shù)量的邊緣。在多個(gè)實(shí)施方式中，納米片可以具有在I個(gè)和20、15、10、8、6、5、4或3個(gè)之間的邊緣。在一個(gè)實(shí)施方式中，納米片具有超過(guò)2、3、4、或5個(gè)的邊緣。在某些實(shí)施方式中，銀納米片具有尖角而在其他實(shí)施方式中，角是圓形的。在銀納米片的某些實(shí)施方式中，在相同的樣品內(nèi)存在許多不同的橫截面形狀。在銀納米片溶液的其他實(shí)施方式中，溶液中大于5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、或90%顆粒數(shù)目是銀納米片，并且其他顆粒具有不同的、包括但不限于球形的、立方體的、和不規(guī)則的形狀。在多個(gè)實(shí)施方式中，銀納米片溶液具有銀納米片的百分比，并且溶液中的其他顆粒具有不同的形狀，包括但不限于球形的、立方體的、和/或不規(guī)則的。在多個(gè)實(shí)施方式中，銀納米片溶液在溶液具有的 5%至 100%、10%至 50%、50%至 100%、30%至 60%、60%至 100%、40%至 70%、70% 至 100%、50% 至 80%、80% 至 100%、60% 至 90%、和 / 或 90%至 100% 的顆粒數(shù)是銀納米片，并且其他顆粒具有不同形狀，包括但不限于球形的、立方體的、和/或不規(guī)則的。在某些實(shí)施方式中，方法可增強(qiáng)銀納米片的穩(wěn)定性以促進(jìn)增加的光密度，同時(shí)在經(jīng)歷濃縮工藝時(shí)保留至少50 %、60 %、70 %、80 %、90 %、95 %、98 %或更多的銀納米片形狀。在某些實(shí)施方式中，方法可增強(qiáng)銀納米片的穩(wěn)定性以促進(jìn)增加的光密度，同時(shí)在經(jīng)歷濃縮工藝時(shí)，以小于銀納米片的50%、40%、30%、25%、20%、10%、5%、3%、2%、1%將形狀由納米片改變?yōu)榱硪环N形狀(例如，球形的、立方體的、和/或不規(guī)則的)。在多個(gè)實(shí)施方式中，納米片可以具有一個(gè)、兩個(gè)、或更多個(gè)直邊(flat side)。在另一個(gè)實(shí)施方式中，納米片是角錐狀的。
[0063]銀納米片具有優(yōu)于其他等離子體納米顆粒形狀和組合物明顯的優(yōu)勢(shì)。例如，由于較低生產(chǎn)成本的可能性(較少的反應(yīng)廢物和較低的材料成本)，銀納米片具有優(yōu)于包括金納米殼層和金納米棒的等離子體納米顆粒形狀和組合物的優(yōu)勢(shì)。此外，因?yàn)榧{米片的平面表面與入射光的偏振產(chǎn)生共振，當(dāng)在溶液中隨機(jī)地取向且利用非偏振光輻射時(shí)，相對(duì)于金納米棒，銀納米片的每金屬重量光密度(0.D.)更大。另外，對(duì)于相同的金屬重量來(lái)說(shuō)，銀納米片的吸光度高于金納米殼層的吸光度，因?yàn)橄鄬?duì)于利用納米殼層，利用納米片構(gòu)架，與被分散相比更大部分的光被吸收。對(duì)于很多應(yīng)用來(lái)說(shuō)，成本和吸光度的這些益處只有納米片在高濃度下被穩(wěn)定化且持續(xù)長(zhǎng)時(shí)期才能實(shí)現(xiàn)，這是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的主題。
[0064]銀納米片制作
[0065]現(xiàn)代納米顆粒合成技術(shù)能夠開(kāi)發(fā)具有獨(dú)特光學(xué)性能的材料用于廣泛的應(yīng)用，這些應(yīng)用包括診斷應(yīng)用、遮蔽應(yīng)用、和治療應(yīng)用。如通過(guò)當(dāng)前傳統(tǒng)的方法制作的銀納米片的光密度的范圍通常是從0.1至1cnT1 (例如，0.1-9.9CHT1 U-9CHT1、3-701^1-5011'和/或5-lOcnT1)，這些傳統(tǒng)的方法包括光轉(zhuǎn)化、pH控制的光轉(zhuǎn)化、熱生長(zhǎng)、和/或晶種誘導(dǎo)生長(zhǎng)方法。許多技術(shù)尋求銀納米片的更高光密度的溶液。本發(fā)明的若干實(shí)施方式描述用于濃縮銀納米片和形成更高光密度的銀納米片溶液的新的和非顯而易見(jiàn)的方法。例如，在多個(gè)實(shí)施方式中，方法可將銀納米片溶液的光密度增加到大于1cnT1 dOcm'SOcm'SOcm'SOcnr1、100cm \ 150cm \200cm \300cm \400cm \500cm \600cm \700cm \800cm \900cm \和 / 或lOOOcnT1、或更大。
[0066]可以利用下列方法或可替換的方法制作銀納米片:光轉(zhuǎn)化(Jin等人2001 Jin等人 2003)、pH 控制的光轉(zhuǎn)化(Xue 2007)、熱生長(zhǎng)(Hao 等人 2004 ;Hao 2002 ；He 2008 ；Metraux 2005)、模板化生長(zhǎng)(Hao 等人 2004 ;Hao 2002)、晶種誘導(dǎo)生長(zhǎng)(Aherne 2008 ；Chen ； Carro 11 2003 ;Chen ;Carroll2002, 2004 ;Chen 等人 2002 ;He 2008 ；Le Guevel2009 ;X1ng等人2007)，全部以參考方式并入本文。根據(jù)本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施方式的可替換的方法包括其中由包括一種或更多種穩(wěn)定劑和銀源的溶液形成銀納米片，且其中化學(xué)劑、生物劑、混合、電磁輻射、和/或熱被用于還原銀源的方法。
[0067]在圖1中顯示利用光轉(zhuǎn)化方法的一個(gè)實(shí)施方式制作的銀納米片的光譜。光譜
(100)的峰值波長(zhǎng)在775nm的波長(zhǎng)處，具有0.74CHT1的光密度。在圖2中顯示利用晶種誘導(dǎo)生長(zhǎng)方法的一個(gè)實(shí)施方式制作的銀納米片的光譜。光譜(200)的峰值波長(zhǎng)在930nm的波長(zhǎng)處，具有2.58cm—1的光密度。在圖3A中顯示利用光轉(zhuǎn)化方法制造的銀納米片的透射電子顯微鏡圖像。在圖3B中顯示利用晶種誘導(dǎo)生長(zhǎng)方法制造的銀納米片的透射電子顯微鏡圖像。
[0068]在一個(gè)實(shí)施方式中，當(dāng)利用切向流過(guò)濾來(lái)濃縮如所制作的納米片時(shí)，很多納米片的形狀可轉(zhuǎn)變?yōu)榧{米微球，降低制劑功效，如通過(guò)?400nm處增加的峰高所證明的，在?400nm處是球形銀納米顆粒的峰值光學(xué)共振。圖4顯示在濃縮之前(400)和之后(410)，在缺少濃縮穩(wěn)定劑時(shí)，納米片的溶液的一個(gè)實(shí)施方式的光密度。相應(yīng)于納米片的等離子體共振的光學(xué)共振峰從815nm(420)移動(dòng)到745nm(430)，這證明納米片的平均邊長(zhǎng)減小。
[0069]圖5顯示圖4示出的納米片光譜的歸一化的圖。關(guān)于納米片的這種溶液，700nm-850nm范圍內(nèi)的峰的強(qiáng)度與溶液中的納米片的數(shù)目相關(guān)。400nm范圍內(nèi)的峰的強(qiáng)度與溶液中球形顆粒的數(shù)目相關(guān)。在濃縮之前，較長(zhǎng)的波長(zhǎng)峰(520)與較短的波長(zhǎng)峰(540)的比率是3。在濃縮之后，較長(zhǎng)的波長(zhǎng)峰(530)與較短的波長(zhǎng)峰(550)的比率是0.8。這種變化的比率證明，銀納米片改變形狀，并且溶液中的納米片的數(shù)目被減少。
[0070]在一個(gè)實(shí)施方式中，納米片的溶液可以被穩(wěn)定化。圖6顯示在硼酸鹽的溶液中(例如，硼酸鈉、四硼酸鉀等等)通過(guò)聚乙烯醇穩(wěn)定化的納米片的溶液的一個(gè)實(shí)施方式的光密度。納米片峰的峰值波長(zhǎng)對(duì)于未濃縮的(620)和濃縮的(630)溶液來(lái)說(shuō)是相同的，表明納米片的邊長(zhǎng)在濃縮之前(600)和在濃縮之后(610)是相同的。圖7顯示證明峰的譜形在濃縮之前(700)和在濃縮之后(710)沒(méi)有變化的歸一化的光譜，從而表明，在一個(gè)實(shí)施方式中，表面涂層足夠防止納米顆粒的形狀改變。在多個(gè)實(shí)施方式中，在沒(méi)有表面保護(hù)的情況下，大于10 %、大于20 %、大于30 %、或大于50 %的銀納米片改變形狀。在其他實(shí)施方式中，如果利用保護(hù)性表面涂層涂覆納米片，那么小于20%、小于10%或小于5%的銀納米片經(jīng)歷形狀改變。在一個(gè)實(shí)施方式中，在圖8中顯示濃縮為具有?900CHT1的峰值光密度的納米片溶液的光譜。
[0071]在一個(gè)實(shí)施方式中，在多步過(guò)程中形成銀納米片。在一個(gè)實(shí)施方式中，濃縮納米片的步驟在圖9中顯示，且包括制作銀納米片(900)、添加穩(wěn)定劑(910)、濃縮納米片(920)和任選地利用二氧化硅涂覆納米片(930)。在多個(gè)實(shí)施方式中，可以以任何順序操作這些步驟。在一個(gè)實(shí)施方式中，第一步從包含還原劑、穩(wěn)定劑、水溶性聚合物和銀鹽的水溶液形成銀晶種。可以在加入銀源之前混合還原劑、穩(wěn)定劑和水溶性聚合物。在多個(gè)實(shí)施方式中，用于銀晶種形成步驟的還原劑可以是甲醛、硼氫化鈉、另一種硼氫化物、氫氣、一氧化碳?xì)怏w、肼、或還原糖、或這些的組合。在多個(gè)實(shí)施方式中，還原劑可以至少0.lmM、lmM、或3mM的濃度存在。在多個(gè)實(shí)施方式中，還原劑可以從0.1mM至lmM、0.3mM至3mM、0.5mM至2mM、0.1mM至2mM、0.1mM至1mM的濃度存在。
[0072]在多個(gè)實(shí)施方式中，穩(wěn)定劑可以是鹽、聚合物、或生物分子。在一個(gè)實(shí)施方式中，穩(wěn)定劑是檸檬酸三鈉或另外的檸檬酸鹽衍生物。
[0073]在一個(gè)實(shí)施方式中，水溶性聚合物是聚陰離子聚合物，包括，但不限于，磺酸鹽衍生的聚合物、聚苯乙烯磺酸鹽的衍生物如聚苯乙烯磺酸鹽的無(wú)機(jī)鹽、或聚苯乙烯磺酸鹽的單價(jià)鹽。在一個(gè)實(shí)施方式中，水溶性聚合物是聚苯乙稀磺酸鈉(poly(sodiumstyrenesulphonate)) (PSSS)。在一個(gè)實(shí)施方式中，PSSS的分子量在約3kDa和約100kDa之間。在多個(gè)實(shí)施方式中，PSSS的分子量為從3kDa至10kDa、5kDa至50kDa、1kDa至100kDa、30kDa 至 300kDa、50kDa 至 500kDa、10kDa 至 1000kDa、300kDa 至 100kDa、500kDa 至100kDa0
[0074]在多個(gè)實(shí)施方式中，銀鹽可以是任何水溶性銀鹽，包括但不限于醋酸銀、高氯酸銀、硝酸銀、三氟醋酸銀、或三氟甲基磺酸銀。
[0075]在一個(gè)實(shí)施方式中，用于配制銀納米片的步驟包括在包含銀晶種、酸性還原劑和銀鹽的水溶液中，使晶種生長(zhǎng)成銀納米片。在一個(gè)實(shí)施方式中，酸性還原劑是檸檬酸或抗壞血酸。用于其中晶種生長(zhǎng)為銀納米片的步驟的銀鹽可以是任何水溶性銀鹽，包括醋酸銀、高氯酸銀、硝酸銀、三氟醋酸銀、三氟甲基磺酸銀、或其組合。
[0076]在一個(gè)實(shí)施方式中，在Is-1和100，OOOs η之間(例如，至少10、50、100、200、300、400,500,1000,2000,5000,10000,20000,50000,75000,90000s-1)的剪切流速下攪拌銀納米片。在多個(gè)實(shí)施方式中，在 1s4和 100s '50s-1 和 500s ' 10s-1 和 300s '200s-1 和 500s '10s-1 和 400s'500s-1 和 1000s'1000s-1 和 10000s'2000s-1 和 5000s'1000s-1 和 2000s'δΟΟΟ?Γ1和/或10000s ―1的剪切流速下攪拌銀納米片。
[0077]銀納米片涂層
[0078]在一個(gè)實(shí)施方式中，銀納米片具有被吸附到或以其他方式被結(jié)合至顆粒表面的分子。表面上的分子是合成的反應(yīng)物或反應(yīng)物副產(chǎn)物。本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)是利用更加充分地保護(hù)顆粒在濃縮期間免于改變形狀的其他分子來(lái)部分地或完全地交換被結(jié)合至銀納米片的表面的分子。本發(fā)明的另一個(gè)目標(biāo)是在制作期間使用穩(wěn)定劑，這產(chǎn)生片狀形狀且還在隨后的濃縮期間穩(wěn)定這些片。
[0079]在多個(gè)實(shí)施方式中，可以被利用的穩(wěn)定劑包括被物理吸附到(例如，通過(guò)非分子結(jié)合力吸附)表面、通過(guò)特定相互作用(例如，硫醇或胺)在分子上結(jié)合至表面、或封裝表面(例如，金屬氧化物或準(zhǔn)金屬氧化物殼層)的化學(xué)劑或生物劑。在一個(gè)實(shí)施方式中，感興趣的特定化學(xué)劑包括聚合物。在一個(gè)實(shí)施方式中，感興趣的特定化學(xué)劑包括聚合物如聚磺酸鹽。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，利用磺酸鹽來(lái)衍生穩(wěn)定聚合物。在某些實(shí)施方式中，可以采用乙烯基聚合物、碳水化合物、環(huán)氧乙烷類、酚類、和糖類。這些聚合物的具體的實(shí)例包括聚苯乙烯磺酸鈉、聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、多糖、苯酚、鞣酸、葡聚糖、和聚乙二醇(PEG)，包括含有一個(gè)或更多個(gè)化學(xué)基團(tuán)(例如，胺、硫醇、丙烯酸鹽、炔烴、馬來(lái)酰亞胺、娃燒、疊氮化物、輕基、脂質(zhì)、二硫化物、焚光分子、或生物分子部分)的PEG分子。感興趣的具體的分子包括蛋白質(zhì)、肽、寡核苷酸、生物素、鏈烷硫醇、硫辛酸和二氫硫辛酸和這些酸的衍生物、牛血清白蛋白、鏈霉親和素、中性抗生物素蛋白(neutravidin)、麥胚凝集素、天然存在的和合成的寡核苷酸和肽，包括具有一個(gè)或更多個(gè)化學(xué)官能團(tuán)(例如，胺、硫醇、二硫醇、丙烯酸亞磷酰胺、疊氮化物、異羥基洋地黃毒苷、炔烴、或生物分子部分)的合成的寡核苷酸。感興趣的具體的封裝化學(xué)劑包括金屬氧化物殼層如S1jP T1 2。可以在銀納米片的形成之前，在銀納米片的形成期間，或在銀納米片的形成之后，添加穩(wěn)定劑。感興趣的另外的化學(xué)劑是阿拉伯樹(shù)膠。在某些實(shí)施方式中，穩(wěn)定劑還調(diào)節(jié)溶液的pH。
[0080]載體溶液
[0081]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，在水溶液中制作銀納米片。在另一個(gè)實(shí)施方式中，在可以包括乙醇、異丙醇、或諸如庚烷、甲苯、或丁醇的有機(jī)溶劑的其他溶液中制作銀納米片。
[0082]在一個(gè)實(shí)施方式中，在添加穩(wěn)定劑(stabilant)之前、期間、或之后，添加酸、堿或緩沖劑，以改變?nèi)芤簆H。在一個(gè)實(shí)施方式中，添加通常含有水溶性鹽的緩沖液。在一個(gè)實(shí)施方式中，水溶性鹽包括硼酸鹽。在一個(gè)實(shí)施方式中，水溶性鹽包括硼酸鈉。在一個(gè)實(shí)施方式中，使納米片懸浮在碳酸氫鈉緩沖液或硼酸鈉緩沖液中。在一個(gè)實(shí)施方式中，添加PH調(diào)節(jié)劑之后溶液的pH大于pH6、pH7、pH8、pH9、或pH1。在多個(gè)實(shí)施方式中，添加pH調(diào)節(jié)劑之后溶液的 pH 為從 pH6 至 pH8、pH6.0 至 pH9、pH7 至 pH1、pH7 至 pHll、pH8 至 pH1、pH8 至pHll、或 pH7 至 pH12。
[0083]在一個(gè)實(shí)施方式中，納米片涂層和緩沖液中存在的水溶性鹽的組合對(duì)納米片制劑提供穩(wěn)定性。在某些實(shí)施方式中，鹽的一種組分可以與納米片涂層或穩(wěn)定劑相互作用，以交聯(lián)涂層且增加涂層的穩(wěn)定性。在多個(gè)實(shí)施方式中，這樣的交聯(lián)可以包括納米片表面、水溶性鹽、和/或涂層材料/穩(wěn)定劑之間的非共價(jià)鍵(例如，離子鍵、疏水性相互作用、氫鍵和范德華力，包括色散力、偶極-偶極和偶極-誘導(dǎo)的偶極相互作用)和/或共價(jià)鍵。在某些實(shí)施方式中，緩沖液中存在的水溶性鹽的存在改變穩(wěn)定劑或涂層材料與納米片表面的結(jié)合親和力，例如，通過(guò)修飾納米片表面上的ζ電勢(shì)和/或電荷。在其他實(shí)施方式中，緩沖液中存在的水溶性鹽通過(guò)共價(jià)結(jié)合或非共價(jià)結(jié)合改變穩(wěn)定劑或涂層材料與所述鹽自身的結(jié)合親和力。在某些實(shí)施方式中，水溶性鹽的存在通過(guò)被物理吸附到顆粒表面上與穩(wěn)定劑締合來(lái)調(diào)節(jié)穩(wěn)定劑與顆粒的表面的結(jié)合。在進(jìn)一步的實(shí)施方式中，水溶性鹽通過(guò)與穩(wěn)定劑或涂層材料的單元締合且降低涂層材料在納米片表面上或周圍排序所需的自由能來(lái)調(diào)節(jié)聚合物與所述鹽自身的結(jié)合。在一個(gè)實(shí)施方式中，納米片涂層是聚合物，并且交聯(lián)產(chǎn)生包圍納米片的全部或部分的粘彈性凝膠。在其他實(shí)施方式中，使穩(wěn)定劑與含有水溶性鹽的緩沖液混合，