一種以桿菌肽為模板自組裝合成球狀金納米粒子的方法
【專(zhuān)利摘要】一種以桿菌肽為模板自組裝合成球狀金納米粒子的方法，其主要是在鹽酸溶液中加入桿菌肽，配制成0.35～0.70mM的酸性桿菌肽溶液，將其在金屬浴40～60℃條件下熱處理1～2h，超聲處理30s；再向桿菌肽溶液中加入三氯化金溶液后放入雙層氣浴振蕩器中，100～150rpm、20～25℃孵育20～30h；向孵育好的溶液中加入還原劑硼氫化鈉60～90μL，控制反應(yīng)溫度在21～23℃，反應(yīng)40～60min，制得粒徑為80～90nm的球狀金納米粒子。本發(fā)明具有工藝簡(jiǎn)單、形貌可控、反應(yīng)條件綠色、溫和等優(yōu)點(diǎn)，制得的球狀金納米粒子比表面積高、分散性好、金屬負(fù)載率高，克服了傳統(tǒng)制備工藝所出現(xiàn)的納米金粒子團(tuán)聚現(xiàn)象。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種以桿菌肽為模板自組裝合成球狀金納米粒子的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明屬于材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種金屬材料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]貴金屬納米粒子具有獨(dú)特的表面效應(yīng)、量子效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)及宏觀量子隧道效應(yīng)，并由此派生出許多常規(guī)材料不具有的特殊性質(zhì)，如:貴金屬納米粒子的磁、光、聲、熱、電等優(yōu)越特性。
[0003]金納米粒子作為貴金屬納米粒子的代表，除了擁有納米粒子的優(yōu)異性能外，還有一些特殊的性能，如:良好的穩(wěn)定性、抗菌、抑菌功能、熒光效應(yīng)、單電子躍迀、表面等離子體共振等。由于金納米粒子是惰性金屬，對(duì)空氣和光都不敏感，不會(huì)被水和氧氣腐蝕，使其在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用空間更加廣泛。另外，近幾年，金納米粒子在生物醫(yī)藥、生物傳感、金屬涂層、催化、藥物載體和細(xì)胞成像等方面展現(xiàn)出巨大的潛力。
[0004]目前，制備金納米粒子的方法總體上可劃分為物理法和化學(xué)法。物理法，如:高能球磨法、真空蒸發(fā)靛聚法等，其制備工藝對(duì)設(shè)備的要求較高，產(chǎn)品純度較低，形狀難以控制，且得到的粒子尺寸分布很廣;化學(xué)法，如:溶膠-凝膠法、化學(xué)氣相沉積等，通過(guò)這些方法所制得的納米材料大多存在污染環(huán)境，工藝復(fù)雜，重復(fù)率低，成本高等缺陷，通過(guò)上述方法制備的金納米粒子都不可避免地出現(xiàn)粒子團(tuán)聚現(xiàn)象?？偠灾瑐鹘y(tǒng)的制備工藝很大程度上降低了納米材料的獨(dú)特性能，限制了其向其它領(lǐng)域發(fā)展的可能性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種成本低廉、工藝簡(jiǎn)單、條件溫和、環(huán)境友好的以桿菌肽為模板自組裝合成球狀金納米粒子的方法。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0007](I)按每毫升pH 3?4的鹽酸溶液中加入0.5?I.0mg桿菌肽的比例，配置成0.35?
0.70mM的酸性桿菌肽溶液；
[0008](2)將上述桿菌肽溶液在金屬浴40?60°C條件下熱處理I?2h，再超聲處理30s，超聲頻率為50Hz ；
[0009](3)按桿菌肽溶液:三氯化金水溶液的摩爾比為1:5?9的比例，向步驟(2)處理后的桿菌肽溶液中加入三氯化金溶液，混合均勻，將其放入雙層氣浴振蕩器中，100?150rpm，溫度為20?25°C下孵育20?30h ；
[0010](4)按硼氫化鈉(NaBH4):三氯化金水溶液的摩爾比為1:1?3的比例，向上述步驟
(3)孵育好的溶液中加入還原劑硼氫化鈉(NaBH4)，滴速控制在I?2滴/分鐘，每滴30yL，共加入60?90yL，反應(yīng)溫度控制在21?23 °C，反應(yīng)時(shí)間為40?60min，使溶液從金黃色慢慢變?yōu)樗{(lán)灰色，制得粒徑為80?90nm的球狀金納米粒子。
[0011]本發(fā)明所使用的生物模板為桿菌肽，這是一種小分子十二肽化合物，其基本結(jié)構(gòu)為一個(gè)環(huán)狀結(jié)構(gòu)(7個(gè)氨基酸)和一個(gè)鏈狀結(jié)構(gòu)(5個(gè)氨基酸)，主要由地衣芽孢桿菌和枯草芽孢桿菌產(chǎn)生，易溶于水，臨床上用于抗菌劑;通過(guò)對(duì)桿菌肽氨基酸序列的分析和設(shè)計(jì)，在酸性條件下，將該模板進(jìn)行特定加熱和超聲等工藝處理，從而控制模板的形成特定的空間構(gòu)型，并使其表面帶有豐富的正電荷，也將特異性活性基團(tuán)暴露于模板表面，使桿菌肽在溶液中形成具有一定空間構(gòu)型、特定基團(tuán)和電荷特性的桿菌肽模板;將上述桿菌肽溶液與特定濃度的三氯化金前驅(qū)金屬溶液混合進(jìn)行共孵育，借助兩者間的離子鍵、氫鍵和范德華力等，使溶液中的離子吸附到模板上，并且由于生物礦化作用，使一部分金屬粒子結(jié)晶于桿菌肽表面，形成晶核;在還原劑硼氫化鈉(NaBH4)的作用下，通過(guò)控制還原反應(yīng)的速率，使金的晶體沿特定的方向生長(zhǎng)，最終制得了粒徑均勻、分散性良好、高負(fù)載率的球狀金納米粒子。
[0012]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0013]1、本發(fā)明米用桿菌肽為模板，其分子式為C66H1Q3N17O16S，分子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，氨基酸序列清晰、數(shù)目較少，易于對(duì)模板的分析，以及對(duì)反應(yīng)條件和形貌的控制;在酸性條件下，桿菌肽表面帶有大量的正電荷，可通過(guò)靜電吸附作用，使目標(biāo)離子吸附于桿菌肽的表面活性位點(diǎn)；另外，其表面含有與金粒子能夠特異性結(jié)合的氨基、羥基等基團(tuán)，通過(guò)對(duì)反應(yīng)過(guò)程的控制，能夠精準(zhǔn)地制得特定形貌的金納米粒子。
[0014]2、制備方法簡(jiǎn)單、操作方便、反應(yīng)條件綠色、溫和、重復(fù)性高。
[0015]3、制備過(guò)程中所采用的還原劑、反應(yīng)介質(zhì)和反應(yīng)物廉價(jià)易得、無(wú)污染。
[0016]4、所使用的模板為臨床藥物，可以擴(kuò)展其在生物醫(yī)藥、生物傳感器、病理學(xué)等方面的應(yīng)用。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為本發(fā)明實(shí)施例1獲得的桿菌肽-球狀金納米粒子的TEM圖。
[0018]圖2為本發(fā)明實(shí)施例2獲得的桿菌肽-球狀金納米粒子的TEM圖。
[0019]圖3為本發(fā)明實(shí)施例3獲得的桿菌肽-球狀金納米粒子的TEM圖。
[0020]圖4為本發(fā)明實(shí)施例3獲得的桿菌肽-球狀金納米粒子的EDS圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]實(shí)施例1
[0022]取0.5mg的桿菌肽(湖北海易醫(yī)藥化工有限公司)，溶于ImL pH 3的鹽酸溶液中，制得0.35mM的桿菌肽溶液;取上述桿菌肽溶液200mL在金屬浴40°C條件下熱處理Ih，再超聲處理30s，超聲頻率為50Hz;將處理后的桿菌肽溶液與200mL 2mM的AuCl3溶液(上海西亞試劑有限公司)混合;將上述混勻的溶液放入雙層氣振蕩器中，于100rmp，2(TC下孵育20h后，然后加入4mM還原劑硼氫化鈉(天津市光復(fù)精細(xì)化工研究所)60mL進(jìn)行還原，滴速為I滴/分鐘，30mL/滴，控制反應(yīng)溫度21°C，反應(yīng)40min，溶液顏色由金黃色緩慢變?yōu)樗{(lán)灰色，即獲得桿菌肽-球狀金納米粒子。
[0023]如圖1所示，桿菌肽-球狀金納米粒子直徑在SOnm左右，粒子均勻分布于模板表面，形貌較規(guī)則，并且金屬與模板結(jié)合狀況較好。
[0024]實(shí)施例2
[0025]取0.75mg的桿菌肽(湖北海易醫(yī)藥化工有限公司)，溶于ImL pH 3.5的鹽酸溶液中，制得0.53mM的桿菌肽溶液;取上述桿菌肽溶液200mL在金屬浴50°C條件下熱處理1.5h，再超聲處理30s，超聲頻率為50Hz;將處理后的桿菌肽溶液與200mL 4mM的AuCl3溶液(上海西亞試劑有限公司)混合;將上述混勻的溶液放入雙層氣振蕩器中，于125rmp，22°C下孵育25h后，然后加入5mM還原劑硼氫化鈉(天津市光復(fù)精細(xì)化工研究所)60mL進(jìn)行還原，滴速為I滴/分鐘，30mL/滴，控制反應(yīng)溫度22 °C，反應(yīng)50min，溶液顏色由金黃色緩慢變?yōu)樗{(lán)灰色，即獲得桿菌肽-球狀金納米粒子。
[0026]如圖2所示，桿菌肽-球狀金納米粒子直徑在85nm左右，粒子均勻分布于模板表面，形貌規(guī)則，并且金屬與模板結(jié)合狀況良好。
[0027]實(shí)施例3
[0028]取1.0mg的桿菌肽(湖北海易醫(yī)藥化工有限公司)，溶于ImL pH 4的鹽酸溶液中，制得0.70mM的桿菌肽溶液;取上述桿菌肽溶液200mL在金屬浴60°C條件下熱處理2h，再超聲處理30s，超聲頻率為50Hz;將處理后的桿菌肽溶液與200mL 6mM的AuCl3溶液(上海西亞試劑有限公司)混合;將上述混勻的溶液放入空氣浴振蕩器中，于150rmp，25°C下孵育30h后，然后加入6mM還原劑硼氫化鈉(天津市光復(fù)精細(xì)化工研究所)90mL進(jìn)行還原，滴速為2滴/分鐘，30mL/滴，控制反應(yīng)溫度23 V，反應(yīng)60min，溶液顏色由金黃色緩慢變?yōu)樗{(lán)灰色，即獲得桿菌肽-金納米粒子。
[0029]如圖3所示，桿菌肽-球狀金納米粒子直徑在90nm左右，粒子均勻分布于模板表面，形貌規(guī)則，并且金屬與模板結(jié)合狀況良好。
[0030]如圖4所示，能譜中出現(xiàn)C、N、O、Au、Cu等元素對(duì)應(yīng)的峰。其中Cu、C元素來(lái)源于碳膜覆蓋的銅網(wǎng)，另外，桿菌肽模板中也含有C元素和N元素;O元素來(lái)源于蛋白模板;Au元素則來(lái)自結(jié)合于模板表面的配離子還原所得的金粒子，說(shuō)明了所制得的金納米粒子負(fù)載率高、純度高且無(wú)雜質(zhì)。以桿菌肽為生物模板制備金納米粒子，充分地利用了模板的氨基酸序列的特性，以及模板表面電荷和特異性基團(tuán)，使金屬粒子均勻分散于模板表面，增加了桿菌肽-金納米粒子的比表面積和負(fù)載率，并且使得終產(chǎn)物能夠應(yīng)用于更寬的領(lǐng)域(生物制藥、傳感器等)，因此，以桿菌肽作為生物模板合成納米金粒子是一種非常有優(yōu)勢(shì)的制備方法。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種以桿菌肽為模板自組裝合成球狀金納米粒子的方法，其特征在于: (1)按每毫升pH3?4的鹽酸溶液中加入0.5?1.0mg桿菌肽的比例，配置成0.35?.0.70mM的酸性桿菌肽溶液； (2)步驟(I)的桿菌肽溶液在金屬浴40?60°C條件下熱處理I?2h，再超聲處理30s，超聲頻率為50Hz ； (3)按桿菌肽溶液:三氯化金水溶液的摩爾比為1:5?9的比例，向步驟(2)處理后的桿菌肽溶液中加入三氯化金溶液，混合均勻，將其放入雙層氣浴振蕩器中，100?150rpm，溫度為20?25°C下孵育20?30h; (4)按硼氫化鈉(NaBH4):三氯化金水溶液的摩爾比為1:1?3的比例，向步驟(3)孵育好的溶液中加入還原劑硼氫化鈉(NaBH4)，滴速控制在I?2滴/分鐘，每滴30yL，共加入60?90UL，反應(yīng)溫度控制在21?230C，反應(yīng)時(shí)間為40?60min，使溶液從金黃色慢慢變?yōu)樗{(lán)灰色，從而制得以桿菌肽為模板，分散性良好，粒徑為80?90nm的球狀金納米粒子。
【文檔編號(hào)】B82Y30/00GK105880624SQ201610280073
【公開(kāi)日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年4月29日
【發(fā)明人】高大威, 王梓, 高發(fā)明, 邊可新, 李彥集, 薛偉利, 尹甜
【申請(qǐng)人】燕山大學(xué)