N-乙酰-l-半胱氨酸-金納米團簇?zé)晒獠牧霞捌渲苽浞椒?br> 【專利摘要】本發(fā)明公開一種N-乙酰-L-半胱氨酸-金納米團簇?zé)晒獠牧霞捌渲苽浞椒āＦ湟訬-乙酰-L-半胱氨酸為模板原位合成金納米團簇?zé)晒獠牧?，N-乙酰-L-半胱氨酸作為穩(wěn)定劑和還原劑控制金納米團簇的形成。本發(fā)明是一種新型金納米團簇?zé)晒獠牧系闹苽浞椒?，具有制備簡單環(huán)保，無需還原劑的優(yōu)點。所制得的金納米團簇由具有強烈的紅色熒光（最大發(fā)射波長為650nm），長熒光壽命（765ns），高穩(wěn)定性（時間、光、鹽和氧化穩(wěn)定性）及較大的斯托克斯位移（~300nm）等特點。
【專利說明】N-乙酰-L-半胱氨酸-金納米團簇?zé)晒獠牧霞捌渲苽浞椒?br>
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及N-乙酰-L-半胱氨酸-金納米團簇?zé)晒獠牧霞捌渲苽浞椒?，屬于納米【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]近年來，熒光金屬納米團簇作為一種新型的熒光納米材料備受關(guān)注。金屬納米團簇是指在一定的分子層保護作用下，由幾個到幾百個金屬原子構(gòu)成的分子級聚集體。由于其獨特的物理、電學(xué)和光學(xué)性質(zhì)，金屬納米團簇在單分子光電、催化、生物成像和傳感器等領(lǐng)域顯示出廣泛的應(yīng)用前景。在所有的金屬納米團簇材料中，金納米團簇(goldnanoclusters, AuNCs)因其具有化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定和生物相容性好等優(yōu)點,是目前研究最多的一種金屬納米團簇材料。與小分子熒光染料和熒光蛋白相比，AuNCs用作熒光探針具有水溶性好、比表面積大、表面易于修飾、抗光漂白能力強以及熒光性質(zhì)可調(diào)等優(yōu)點。因此，金納米團簇有望彌補一些有毒小分子熒光染料的不足，甚至可以取代某些光穩(wěn)定性差的傳統(tǒng)熒光探針。金納米團簇?zé)晒獠牧系暮铣陕肪€主要分為“自下而上”(bottom-up)和“自上而下”(top-down)兩種類型。對于“自下而上”的合成方法，金離子(Au3+或Au+)被還原為金原子，而后累積形成一定的團簇。與此相反，對于“自上而下”的合成方法，金納米團簇是通過使用適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定劑去蝕刻較大的金納米粒子表面的原子而產(chǎn)生。
[0003]本發(fā)明在無添加任何其他還原劑的條件下，以N-乙酰-L-半胱氨酸為模板原位合成金納米團簇?zé)晒獠牧稀-乙酰-L-半胱氨酸作為穩(wěn)定劑和還原劑控制金納米團簇的形成。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種N-乙酰-L-半胱氨酸-金納米團簇?zé)晒獠牧霞捌湓跓o添加任何其他還原劑的條件下，以N-乙酰-L-半胱氨酸為模板原位合成金納米團簇?zé)晒獠牧系姆椒ā?br> [0005]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
本發(fā)明所述的N-乙酰-L-半胱氨酸保護的金納米團簇?zé)晒獠牧系闹苽浞椒?，其特征是由以下反?yīng)步驟制成:將濃度為0.02、.18 mol/L的N-乙酰-L-半胱氨酸溶液和濃度為
0.Γ0.8 mol/L的氫氧化鈉溶液加入到濃度為0.θΓθ.1 g/L的氯金酸溶液中，混勻，置于2(T70° C水浴恒溫反應(yīng)(Γ3.5小時，反應(yīng)結(jié)束后用截留分子量為3500的透析袋對反應(yīng)液進行透析純化處理，得到金納米團簇?zé)晒獠牧纤芤?，金納米團簇?zé)晒獠牧纤芤豪鋬龈稍锖罂傻玫浇鸺{米團簇?zé)晒獠牧戏勰?br> [0006]本發(fā)明未添加任何其他還原劑，N-乙酰-L-半胱氨酸作為穩(wěn)定劑和還原劑控制金納米團簇的形成。
[0007]所述氯金酸溶液、N-乙酰-L-半胱氨酸溶液和氫氧化鈉溶液的體積比為2:20:3，二者總體積為5 mL。
[0008]步驟所用的氯金酸溶液的濃度為0.02 g/L、體積為0.4 mL, N-乙酰-L-半胱氨酸溶液和氫氧化鈉溶液的濃度和體積優(yōu)選為0.08 mol/L、4 mL和0.5 mol/L、0.6 mL,反應(yīng)時間優(yōu)選為2.5小時，反應(yīng)溫度為37° C。
[0009]本發(fā)明制備的金納米團簇水溶液為無色，紫外-可見光譜無明顯吸收峰，在紫外燈照射下產(chǎn)生強烈的紅色熒光，最大激發(fā)波長和發(fā)射波長分別為355 nm和650 nm，量子產(chǎn)率為1.1%，熒光壽命為765 ns。
[0010]金納米團簇水溶液置于4 °C暗處保存一個月后，相對熒光強度保持在90%以上。
[0011]金納米團簇水溶液置于紫外燈下連續(xù)照射一小時后，相對熒光強度保持在90%以上。
[0012]金納米團簇水溶液置于2 mol/L氯化鈉溶液中孵育30分鐘后，相對熒光強度保持在95%以上。
[0013]金納米團簇水溶液置于2 mol/L過氧化氫溶液中孵育30分鐘后，相對熒光強度保持在95%以上。
[0014]本發(fā)明具體的金納米團簇?zé)晒獠牧系闹苽?以下過程中使用的所有玻璃器皿均經(jīng)過王水浸泡，并用雙蒸水徹底清洗，晾干。金納米團簇?zé)晒獠牧系闹苽浞椒ㄈ缦?將0.6 mL濃度為0.5 mol/L的氫氧化鈉溶液與0.4 mL濃度為0.02 g/L的氯金酸溶液加入到4 mL濃度為0.08 mol/L的N-乙酰-L-半胱氨酸溶液中，混勻，置于37° C恒溫水浴槽中反應(yīng)
2.5小時，反應(yīng)液由淺黃色變?yōu)闊o色。反應(yīng)結(jié)束后用分子量為3500的透析袋對反應(yīng)液進行透析純化處理。
[0015]本發(fā)明的優(yōu)點:
(I)本發(fā)明在無添加任何其他還原劑的條件下，以N-乙酰-L-半胱氨酸為模板原位合成金納米團簇?zé)晒獠牧?。制備方法綠色環(huán)保，操作簡便快捷，重現(xiàn)性好。
[0016](2)本發(fā)明所制備的金納米團簇具有強烈的紅色熒光(最大發(fā)射波長為650 nm),長熒光壽命(765 ns)，高穩(wěn)定性(時間、光、鹽及氧化穩(wěn)定性)及較大的斯托克斯位移Γ300nm)等特點。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為金納米團簇?zé)晒饧{米材料分別在可見光(A)和紫外燈下(B)的外觀圖。
[0018]圖2為金納米團簇?zé)晒饧{米材料的紫外-可見吸收光譜圖。
[0019]圖3為金納米團簇?zé)晒饧{米材料的熒光光譜圖。
[0020]圖4為N-乙酰-L-半胱氨酸濃度對金納米團簇?zé)晒鈴姸鹊挠绊憟D。
[0021]圖5為氫氧化鈉濃度對金納米團簇?zé)晒鈴姸鹊挠绊憟D。
[0022]圖6為反應(yīng)時間對金納米團簇?zé)晒鈴姸鹊挠绊憟D。
[0023]圖7為金納米團簇?zé)晒饧{米材料的透射電鏡圖。
[0024]圖8為金納米團簇?zé)晒饧{米材料的選區(qū)電子衍射圖。
[0025]圖9為金納米團簇?zé)晒饧{米材料的能量散射X射線能譜圖。
[0026]圖10為金納米團簇?zé)晒饧{米材料的熒光壽命圖。
[0027]圖11為金納米團簇?zé)晒饧{米材料的X射線光電子能譜圖。圖中:A為金的4f圖，B為硫的2p圖。
[0028]圖12為金納米團簇?zé)晒饧{米材料的紅外吸收光譜圖。圖中:A為金納米團簇，B為N-乙酰-L-半胱氨酸。
[0029]圖13為金納米團簇的時間穩(wěn)定性圖。
[0030]圖14為金納米團簇的光穩(wěn)定性圖。
[0031]圖15為金納米團簇的鹽穩(wěn)定性圖。
[0032]圖16為金納米團簇的氧化穩(wěn)定性圖。
[0033]圖17為金納米團簇溶液的發(fā)射光強度值(F65tl)與溶液pH值之間的線性關(guān)系圖。

【具體實施方式】
[0034]實例1:
將0.6 mL濃度為0.5 mol/L的氫氧化鈉溶液與0.4 mL濃度為0.02 g/L的氯金酸溶液加入到4 mL濃度為0.08 mol/L的N-乙酰-L-半胱氨酸溶液中，混勻，置于37 ° C恒溫水浴槽中反應(yīng)2.5小時。反應(yīng)結(jié)束后的反應(yīng)液用截留分子量為3500的透析袋進行透析純化處理。所得到的金納米團簇溶液可見光下為無色(見圖1中的A)，紫外燈照射下產(chǎn)生強烈的紅色熒光(見圖1中的B)，紫外-可見光譜無明顯吸收峰(見圖2)，最大激發(fā)波長和發(fā)射波長分別為355 nm和650 nm (見圖3)，量子產(chǎn)率為1.1%。
[0035]實例2:
將0.6 mL濃度為0.5 mol/L的氫氧化鈉溶液與0.4 mL濃度為0.02 g/L的氯金酸溶液加入到4 mL不同濃度的N-乙酰-L-半胱氨酸溶液(0.02、.18 mol/L)中，混勻，置于37° C恒溫水浴槽中反應(yīng)2.5小時。反應(yīng)結(jié)束后用截留分子量為3500的透析袋對反應(yīng)液進行透析純化處理。如圖4所示，溶液在650 nm處的熒光強度值(F65tl)在N-乙酰-L-半胱氨酸溶液濃度為0.08 mol/L時達到最大。
[0036]實例3:
將0.6 mL不同濃度的氫氧化鈉溶液(0.1、.8 mol/L)與0.4 mL濃度為0.02 g/L的氯金酸溶液加入到4 mL濃度為0.08 mol/L的N-乙酰-L-半胱氨酸溶液中，混勻，置于37° C恒溫水浴槽中反應(yīng)2.5小時。反應(yīng)結(jié)束后用截留分子量為3500的透析袋對反應(yīng)液進行透析純化處理。如圖5所示，溶液在650 nm處的熒光強度值(F65tl)在氫氧化鈉溶液濃度為0.5 mol/L時達到最大。
[0037]實例4:
將0.6 mL濃度為0.5 mol/L的氫氧化鈉溶液與0.4 mL濃度為0.02 g/L的氯金酸溶液加入到4 mL濃度為0.08 mol/L的N-乙酰-L-半胱氨酸溶液中，混勻，置于37 ° C恒溫水浴槽中反應(yīng)(Γ3.5小時。反應(yīng)結(jié)束后用截留分子量為3500的透析袋對反應(yīng)液進行透析純化處理。如圖6所示，溶液在650 nm處的熒光強度值(F65tl)在反應(yīng)時間為2.5小時時達到最大。
[0038]實例5:
將0.6 mL濃度為0.5 mol/L的氫氧化鈉溶液與0.4 mL濃度為0.02 g/L的氯金酸溶液加入到4 mL濃度為0.08 mol/L的N-乙酰-L-半胱氨酸溶液中，混勻，置于37 ° C恒溫水浴槽中反應(yīng)2.5小時。反應(yīng)結(jié)束后用截留分子量為3500的透析袋對反應(yīng)液進行透析純化處理。將所得溶液滴涂在銅網(wǎng)上。透射電鏡分析(見圖7)表明金納米團簇的粒徑約為2.4 nm。能量散射X射線能譜分析(見圖8)表明產(chǎn)物含有金。選區(qū)電子衍射分析(見圖9)表明制備的金納米團簇為多晶。
[0039]實例6:
將0.6 mL濃度為0.5 mol/L的氫氧化鈉溶液與0.4 mL濃度為0.02 g/L的氯金酸溶液加入到4 mL濃度為0.08 mol/L的N-乙酰-L-半胱氨酸溶液中，混勻，置于37 ° C恒溫水浴槽中反應(yīng)2.5小時。反應(yīng)結(jié)束后用截留分子量為3500的透析袋對反應(yīng)液進行透析純化處理。將所得的溶液進行熒光壽命測定，測得金納米團簇的熒光壽命值為765 nm (見圖10)。
[0040]實例7:
將0.6 mL濃度為0.5 mol/L的氫氧化鈉溶液與0.4 mL濃度為0.02 g/L的氯金酸溶液加入到4 mL濃度為0.08 mol/L的N-乙酰-L-半胱氨酸溶液中，混勻，置于37 ° C恒溫水浴槽中反應(yīng)2.5小時。反應(yīng)結(jié)束后用截留分子量為3500的透析袋對反應(yīng)液進行透析純化處理。將所得溶液冷凍干燥后得到粉末，取所得粉末進行X射線光電子能譜測定，在84.56乂和88.3 eV處出現(xiàn)金的4f峰，在162.9 eV和164.0 eV處出現(xiàn)硫的2p峰(見圖11中的A為金的4f圖，B為硫的2p圖)。
[0041]實例8:
將0.6 mL濃度為0.5 mol/L的氫氧化鈉溶液與0.4 mL濃度為0.02 g/L的氯金酸溶液加入到4 mL濃度為0.08 mol/L的N-乙酰-L-半胱氨酸溶液中，混勻，置于37 ° C恒溫水浴槽中反應(yīng)2.5小時。反應(yīng)結(jié)束后用截留分子量為3500的透析袋對反應(yīng)液進行透析純化處理。將所得溶液冷凍干燥后得到粉末，取所得粉末進行紅外吸收光譜測定，2547 cm-1S-H共振吸收明顯受到抑制，表明N-乙酰-L-半胱氨酸分子與金原子通過Au-S鍵結(jié)合(見圖12中的A為金納米團簇，B為N-乙酰-L-半胱氨酸)。
[0042]實例9:
將0.6 mL濃度為0.5 mol/L的氫氧化鈉溶液與0.4 mL濃度為0.02 g/L的氯金酸溶液加入到4 mL濃度為0.08 mol/L的N-乙酰-L-半胱氨酸溶液中，混勻，置于37 ° C恒溫水浴槽中反應(yīng)2.5小時。反應(yīng)結(jié)束后用截留分子量為3500的透析袋對反應(yīng)液進行透析純化處理。將所得溶液置于4 °C暗處保存一個月后，金納米團簇的相對熒光強度為90.8%(圖 13)。
[0043]實例10:
將0.6 mL濃度為0.5 mol/L的氫氧化鈉溶液與0.4 mL濃度為0.02 g/L的氯金酸溶液加入到4 mL濃度為0.08 mol/L的N-乙酰-L-半胱氨酸溶液中，混勻，置于37 ° C恒溫水浴槽中反應(yīng)2.5小時。反應(yīng)結(jié)束后用截留分子量為3500的透析袋對反應(yīng)液進行透析純化處理。將所得溶液置于紫外燈下連續(xù)照射一小時后，金納米團簇的相對熒光強度為91%(圖 14)。
[0044]實例11:
將0.6 mL濃度為0.5 mol/L的氫氧化鈉溶液與0.4 mL濃度為0.02 g/L的氯金酸溶液加入到4 mL濃度為0.08 mol/L的N-乙酰-L-半胱氨酸溶液中，混勻，置于37 ° C恒溫水浴槽中反應(yīng)2.5小時。反應(yīng)結(jié)束后用截留分子量為3500的透析袋對反應(yīng)液進行透析純化處理。將所得溶液置于2 mol/L氯化鈉溶液中孵育30分鐘后，金納米團簇的相對熒光強度為 97.5% (圖 15)。
[0045]實例12:
將0.6 mL濃度為0.5 mol/L的氫氧化鈉溶液與0.4 mL濃度為0.02 g/L的氯金酸溶液加入到4 mL濃度為0.08 mol/L的N-乙酰-L-半胱氨酸溶液中，混勻，置于37 ° C恒溫水浴槽中反應(yīng)2.5小時。反應(yīng)結(jié)束后用截留分子量為3500的透析袋對反應(yīng)液進行透析純化處理。將所得溶液置于2 mol/L過氧化氫溶液中孵育30分鐘后，金納米團簇的相對熒光強度為99.9% (圖16)。
[0046]實例I3:
在0.2毫升實施例1制得的金納米團簇中加入0.2毫升不同pH值(6.05飛.4)的磷酸鹽緩沖液(20 mmol/L)中，25° C反應(yīng)10分鐘，測定溶液發(fā)射光強度值F65(l。如圖17所示，在
6.05?6.4pH值范圍內(nèi)F65tl與溶液pH值呈線性關(guān)系，線性方程為F=17.53-2.73pH,r=0.998。對pH=6.1的溶液平行測定6次的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.3%。由此可見，本發(fā)明可以用于測定溶液pH值。
【權(quán)利要求】
1.一種N-乙酰-L-半胱氨酸保護的金納米團簇?zé)晒獠牧系闹苽浞椒?，其特征是由以下反?yīng)步驟制成:將濃度為0.02、.18 mol/L的N-乙酰-L-半胱氨酸溶液和濃度為0.Γθ.8mo I/L的氫氧化鈉溶液加入到濃度為0.0Γ0.1 g/L的氯金酸溶液中，混勻，置于2(T70° C水浴恒溫反應(yīng)(Γ3.5小時，反應(yīng)結(jié)束后用截留分子量為3500的透析袋對反應(yīng)液進行透析純化處理，得到金納米團簇?zé)晒獠牧纤芤?，金納米團簇?zé)晒獠牧纤芤豪鋬龈稍锖罂傻玫浇鸺{米團簇?zé)晒獠牧戏勰?br> 2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的N-乙酰-L-半胱氨酸保護的金納米團簇?zé)晒獠牧系闹苽浞椒ǎ涮卣魇俏刺砑尤魏纹渌€原劑，N-乙酰-L-半胱氨酸作為穩(wěn)定劑和還原劑控制金納米團簇的形成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的N-乙酰-L-半胱氨酸保護的金納米團簇?zé)晒獠牧系闹苽浞椒?，其特征是所述氯金酸溶液、N-乙酰-L-半胱氨酸溶液和氫氧化鈉溶液的體積比為2:20:3，三者總體積為5 mL。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的N-乙酰-L-半胱氨酸保護的金納米團簇?zé)晒獠牧系闹苽浞椒ǎ涮卣魇撬玫穆冉鹚崛芤旱臐舛葹?.02 g/L、體積為0.4 mL，N-乙酰-L-半胱氨酸溶液和氫氧化鈉溶液的濃度和體積優(yōu)選為0.08 mol/L、4 mL和0.5 mol/L、0.6 mL,反應(yīng)時間優(yōu)選為2.5小時，反應(yīng)溫度為37° C。
5.一種權(quán)利要求1-4任一所述的方法制得的N-乙酰-L-半胱氨酸保護的金納米團簇，其特征是N-乙酰-L-半胱氨酸保護的金納米團簇水溶液為無色，紫外-可見光譜無明顯吸收峰，在紫外燈照射下產(chǎn)生強烈的紅色熒光，最大激發(fā)波長和發(fā)射波長分別為355 nm和650nm，量子產(chǎn)率為1.1%，熒光壽命為765 ns。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的N-乙酰-L-半胱氨酸保護的金納米團簇，其特征是N-乙酰-L-半胱氨酸保護的金納米團簇水溶液置于4 °C暗處保存一個月后，相對熒光強度保持在90%以上。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的N-乙酰-L-半胱氨酸保護的金納米團簇，其特征是N-乙酰-L-半胱氨酸保護的金納米團簇水溶液置于紫外燈下連續(xù)照射一小時后，相對熒光強度保持在90%以上。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的N-乙酰-L-半胱氨酸保護的金納米團簇，其特征是N-乙酰-L-半胱氨酸保護的金納米團簇水溶液置于2 mol/L氯化鈉溶液中孵育30分鐘后，相對熒光強度保持在95%以上。
9.根據(jù)權(quán)利要求5或6或7或8所述的N-乙酰-L-半胱氨酸保護的金納米團簇，其特征是N-乙酰-L-半胱氨酸保護的金納米團簇水溶液置于2 mol/L過氧化氫溶液中孵育30分鐘后，相對熒光強度保持在95%以上。
【文檔編號】C09K11/58GK104227013SQ201410468921
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月13日
【發(fā)明者】陳偉, 鄧豪華, 彭花萍, 劉愛林, 林新華 申請人:福建醫(yī)科大學(xué)