專利名稱：一種免疫層析檢測用單分散金納米粒子的制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬于納米材料制備技術領域，特別涉及一種免疫層析檢測用球形單分散金納米粒子的制備方法。
背景技術：
金納米粒子作為最穩(wěn)定的貴金屬溶膠之一，具有許多獨特的與尺寸相關的光學和電學性質(zhì)。近年來，利用金納米粒子作為功能單元進行納米結構的組裝、分子電子學器件的設計和生物檢測標記物的研究層出不窮。其中利用金納米粒子作為示蹤標記物和顯色劑發(fā)展起來的金標免疫層析檢測技術，以其操作簡便、成本低廉、檢測快速且靈敏度高等優(yōu)點而受到人們的關注。金標免疫層析檢測的核心技術之一就是金納米粒子的制備技術，制備粒徑均一、形貌可控、穩(wěn)定性好的高質(zhì)量金納米粒子是該技術產(chǎn)業(yè)化中的關鍵問題之一。
經(jīng)研究表明，金標免疫層析檢測的靈敏度和所使用的金納米粒子尺寸密切相關，尺寸小于10nm的金納米粒子和生物分子的偶聯(lián)效率高，但其顯色效果較差，不易于肉眼觀察檢測結果。大尺寸的金納米粒子顯色效果好，但偶聯(lián)效率相對較差，尺寸在20～40nm間的金納米粒子可以較好的滿足偶聯(lián)效率和顯色效果兩方面的要求，因此最為適用。
目前生物標記用金納米粒子制備普遍采用的制備方法是水相中四氯金酸(HAuCl4)還原法，常用的還原劑有檸檬酸鈉、硫氰化鈉、白磷、硼氫化鈉、抗壞血酸、單寧酸等，其中又以檸檬酸鈉還原劑應用最為廣泛。這種方法能夠有效地獲得尺寸為10～20nm的金納米粒子，要想獲得粒徑在20～40nm間的粒子，可以通過改變檸檬酸鈉與四氯金酸的摩爾比來增大粒子的尺寸，但隨著尺寸的增加，粒子的多分散度也隨之增加，粒子形貌表現(xiàn)為橢球或其它不規(guī)則形狀，粒子穩(wěn)定性降低，尤其是在批量合成中，很難控制不同合成批次間的重復性。
為克服這些缺陷，許多研究小組發(fā)展了一些新的制備技術。如Natan小組發(fā)展了一種晶種生長法來獲得單分散的大尺寸金納米粒子(Brown，K.R.；Natan，M.J.Langmuir 1998，14，726.)，但該方法獲得的粒子濃度很低，不適于實際生產(chǎn)。也有利用硫醇或其他種類的有機配體來控制金納米粒子粒徑的的制備方法，但都存在反應條件難以控制，結果重現(xiàn)性差和粒子濃度低等問題而難以滿足免疫層析檢測技術的生產(chǎn)要求。
與本發(fā)明最相接近的金納米粒子制備方法是Frens法，該方法公開了利用檸檬酸鈉和四氯金酸的還原反應，通過改變檸檬酸鈉在粒子成核階段的濃度得到不同粒徑的金納米粒子(13～150nm)。Frens法制備粒徑為13nm的金納米粒子的具體過程如下首先，取5ml濃度為1％的HAuCl4溶液，用水稀釋到100ml，加熱到沸騰，在攪拌的條件下一次性加入1％的檸檬酸鈉溶液5ml，此時檸檬酸鈉與Au3+的摩爾比約為3.5∶1，保持沸騰5分鐘，即可得到紅色的金納米粒子溶膠。此時金納米粒子的平均粒徑為13nm，粒子多分散度為9.8％，粒子基本上為球形。在Frens法中，不同粒徑的金納米粒子可以通過相同的制備過程獲得，只需改變檸檬酸鈉溶液加入的量，即改變檸檬酸鈉與Au3+的摩爾比，既可獲得不同粒徑的金納米粒子。一般來說，制備的金納米粒子的粒徑隨著檸檬酸鈉與Au3+的摩爾比的減小而逐漸增大。如要制備粒徑為20～40nm的金納米粒子，需要將檸檬酸鈉與Au3+的摩爾比降低在2.7～1.4∶1之間，檸檬酸鈉與Au3+的摩爾比的減小引起了粒子單分散性的下降。如粒徑為20nm的金納米粒子其多分散度為12.9％，粒徑為28nm的金納米粒子其多分散度為20.9％，粒徑為35nm的金納米粒子其多分散度為32％。并且Frens法制備的金納米粒子隨著尺寸的增加，其形狀從球形變成橢圓形或其他不規(guī)則形狀，無法滿足免疫層析檢測技術的實際應用要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術問題是，針對目前金納米粒子水相制備方法中的問題和缺陷，建立一種制備粒徑在20～40nm間的、單分散的球形金納米粒子的方法，該方法具有操作簡便、重復性好、成本低廉、適于生產(chǎn)的特點，所制得的金納米粒子粒徑可控性和單分散性好，適用于免疫層析檢測技術的需要。
本發(fā)明的球形單分散的金納米粒子的制備方法是，利用檸檬酸鈉在水相中還原四氯金酸(HAuCl4)，通過提高檸檬酸鈉和Au3+的摩爾比例來保持納米粒子的單分散性，通過調(diào)控反應體系的pH值來控制反應中成核與生長的速度從而制備不同粒徑的球形單分散金納米粒子。
具體的是，以檸檬酸鈉做還原劑，在水相中還原四氯金酸，其特征在于，檸檬酸鈉和四氯金酸的摩爾比在7.0～20∶1范圍；反應體系保持80～99℃；反應過程是將四氯金酸水溶液的pH值調(diào)節(jié)到2.0～5.0之間，在攪拌的條件下注入檸檬酸鈉，繼續(xù)攪拌反應至溶膠顏色恒定。
四氯金酸水溶液的濃度范圍可以是0.05×10-3～1.0×10-3mol/L。
所說的四氯金酸水溶液的pH值的調(diào)控是，在確定的檸檬酸鈉與四氯金酸的摩爾比下，通過外加酸、堿和相當于酸或堿的鹽將四氯金酸水溶液的pH值調(diào)節(jié)到2.0～5.0。比較好的pH值范圍是2.9～3.6。
本發(fā)明的方法具有操作簡便、重復性好、成本低廉、適于生產(chǎn)的特點，所制備的金納米粒子粒徑多分散度由Frens法中的10～35％降低到5～10％之間，粒徑在20～40nm之間可以連續(xù)調(diào)控，樣品存放時間較長。這些優(yōu)點所合成的金納米粒子更適合生物標記和免疫層析技術的要求。
具體實施例方式實施例1取500ml濃度是0.25×10-3mol/L的HAuCl4溶液，利用鹽酸溶液(1mol/L)調(diào)節(jié)四氯金酸水溶液的pH值為2.9，將該溶液加熱到99℃，在攪拌的條件下一次性加入5％的檸檬酸鈉溶液5ml，檸檬酸鈉與四氯金酸的摩爾比約為7∶1，繼續(xù)攪拌并保持溶液99℃，至溶膠顏色(紅色)不變化，即獲得平均粒徑為20.0nm，粒子多分散度為6.0％，基本為球形的金納米粒子。
實施例2取500ml濃度是0.25×10-3mol/L的HAuCl4溶液，利用氫氧化鈉溶液(1mol/L)調(diào)節(jié)四氯金酸水溶液的pH值為3.3，將該溶液在磁力加熱攪拌器上加熱到99℃，在攪拌的條件下一次性加入5％的檸檬酸鈉溶液5ml，檸檬酸鈉與四氯金酸的摩爾比約為7∶1，繼續(xù)攪拌并保持溫度在99℃，直至溶膠顏色(紅色)不變化，即獲得平均粒徑為26.4nm，粒子多分散度為3.7％，基本為球形的金納米粒子。
實施例3取500ml濃度是0.25×10-3mol/L的HAuCl4溶液，利用鹽酸溶液(1mol/L)調(diào)節(jié)四氯金酸水溶液的pH值為3.0，將該溶液在磁力加熱攪拌器上加熱到99℃，在攪拌的條件下一次性加入5％的檸檬酸鈉溶液7.5ml，檸檬酸鈉與四氯金酸的摩爾比約為10.5∶1；繼續(xù)攪拌并保持反應溫度99℃，至溶膠顏色(紅色)不變化，即獲得平均粒徑為31.8nm，粒子多分散度為6.4％，基本為球形的金納米粒子。
實施例4取500ml濃度是0.25×10-3mol/L的HAuCl4溶液，利用碳酸鉀溶液(1mol/L)調(diào)節(jié)四氯金酸水溶液的pH值為3.6，將該溶液在磁力加熱攪拌器上加熱到99℃，在攪拌的條件下一次性加入5％的檸檬酸鈉溶液5ml，檸檬酸鈉與四氯金酸的摩爾比約為7∶1；繼續(xù)攪拌并保持反應溫度99℃，至溶膠顏色(紅色)不變化，即獲得平均粒徑為36.1nm，粒子多分散度為6.7％，基本為球形的金納米粒子。
實施例5取500ml濃度是0.25×10-3mol/L的HAuCl4溶液，利用氫氧化鈉溶液(1mol/L)調(diào)節(jié)四氯金酸水溶液的pH值3.3，將該溶液在磁力加熱攪拌器上加熱到99℃，在攪拌的條件下一次性加入5％的檸檬酸鈉溶液12.5ml，檸檬酸鈉與四氯金酸的摩爾比約為17.5∶1，繼續(xù)攪拌并保持反應溫度99℃，直至溶膠顏色(紅色)不變化，即獲得平均粒徑為38.5nm，粒子多分散度為7.8％，基本為球形的金納米粒子。
實施例6取500ml濃度是0.25×10-3mol/L的HAuCl4溶液，利用氫氧化鈉溶液(1mol/L)調(diào)節(jié)四氯金酸水溶液的pH值為3.3，將該溶液在磁力加熱攪拌器上加熱到90℃，在攪拌的條件下一次性加入5％的檸檬酸鈉溶液5ml，檸檬酸鈉與四氯金酸的摩爾比約為7∶1，繼續(xù)攪拌并保持反應溫度90℃，直至溶膠顏色(紅色)不變化，即獲得平均粒徑為24.2nm，粒子多分散度為6.1％，基本為球形的金納米粒子。
實施例7取500ml濃度是0.25×10-3mol/L的HAuCl4溶液，利用氫氧化鈉溶液(1mol/L)調(diào)節(jié)四氯金酸水溶液的pH值為3.3，將該溶液在磁力加熱攪拌器上加熱到80℃，在攪拌的條件下一次性加入5％的檸檬酸鈉溶液5ml，檸檬酸鈉與四氯金酸的摩爾比約為7∶1，繼續(xù)攪拌并保持反應溫度80℃，直至溶膠顏色(紅色)不變化，即獲得平均粒徑為24.9nm，粒子多分散度為7.1％，基本為球形的金納米粒子。
實施例8取500ml濃度是0.25×10-3mol/L的HAuCl4溶液，利用鹽酸溶液(1mol/L)調(diào)節(jié)四氯金酸水溶液的pH值為2.0，將該溶液加熱到90℃，在攪拌的條件下一次性加入5％的檸檬酸鈉溶液10ml，檸檬酸鈉與四氯金酸的摩爾比約為14∶1，繼續(xù)攪拌并保持溫度90℃，直至溶膠顏色(紅色)不變化。制備的金納米粒子平均粒徑為24.0nm，粒子多分散度為7.3％，粒子基本為球形。
實施例9取500ml濃度是0.25×10-3mol/L的HAuCl4溶液，利用氫氧化鈉溶液(1mol/L)調(diào)節(jié)四氯金酸水溶液的pH值5.0，將該溶液在磁力加熱攪拌器上加熱到99℃，在攪拌的條件下一次性加入5％的檸檬酸鈉溶液5ml，檸檬酸鈉與四氯金酸的摩爾比約為7∶1，繼續(xù)攪拌并保持沸騰，直至溶膠顏色(紅色)不變化。制備的金納米粒子平均粒徑為35.5nm，粒子多分散度為7.2％，粒子基本為球形。
上述的實施例1～9中，HAuCl4溶液的濃度可以在0.05×10-3～1.0×10-3mol/L范圍內(nèi)改變，對制得金納米粒子的效果沒有太大的影響，即金納米粒子的粒徑仍在20～40nm范圍、多分散度仍在5～10％之間、粒子形狀基本為球形。
權利要求
1.一種免疫層析檢測用單分散金納米粒子的制備方法，以檸檬酸鈉做還原劑，在水相中還原四氯金酸，其特征在于，檸檬酸鈉和四氯金酸的摩爾比在7.0～20∶1范圍，反應體系保持80～99℃；反應過程是將四氯金酸水溶液的pH值調(diào)節(jié)到2.0～5.0之間，在攪拌的條件下注入檸檬酸鈉，繼續(xù)攪拌反應至溶膠顏色恒定。
2.按照權利要求1所述的一種免疫層析檢測用單分散金納米粒子的制備方法，其特征在于，四氯金酸水溶液的濃度范圍是0.05×10-3～1.0×10-3mol/L；四氯金酸水溶液的pH值調(diào)節(jié)到2.9～3.6之間。
全文摘要
本發(fā)明的一種免疫層析檢測用單分散金納米粒子的制備方法屬于納米材料制備技術領域。以檸檬酸鈉做還原劑，在水相中還原四氯金酸，其特征在于，檸檬酸鈉和四氯金酸的摩爾比在7.0～20∶1范圍；反應體系保持80～99℃；反應過程是將四氯金酸水溶液的pH值調(diào)節(jié)到2.0～5.0之間，在攪拌的條件下注入檸檬酸鈉，繼續(xù)攪拌反應至溶膠顏色不變化。本發(fā)明的方法具有操作簡便、重復性好、成本低廉、適于生產(chǎn)的特點；所制備的金納米粒子粒徑在20～40nm，多分散度降低到5～10％之間，更適合生物標記和免疫層析技術的要求。
文檔編號B22F9/16GK1736637SQ200510017119
公開日2006年2月22日 申請日期2005年9月9日 優(yōu)先權日2005年9月9日
發(fā)明者楊文勝, 紀小會, 宋香寧, 莊家騏, 白玉白 申請人:吉林大學