專利名稱：一種具有手性信號(hào)的自組裝納米材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種具有手性信號(hào)的自組裝納米材料的制備方法，屬于材料化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
納米材料是指任意一維的尺度小于IOOnm的晶體、非晶體、準(zhǔn)晶體以及界面層結(jié) 構(gòu)的材料。納米材料的本質(zhì)在于當(dāng)材料進(jìn)入納米尺度后，材料的物性之間由若干個(gè)與尺度 效應(yīng)、邊界效應(yīng)等直接相關(guān)的特征物理尺度(如電子的德布羅意波長、波爾激子半徑、隧道 勢(shì)壘厚度、鐵磁性臨界尺寸等)所決定。只要結(jié)構(gòu)幾何尺寸接近這些特征物理尺度，材料的 電子結(jié)構(gòu)、運(yùn)輸效應(yīng)、磁學(xué)、電學(xué)、熱力學(xué)和力學(xué)性能均會(huì)發(fā)生明顯的變化。納米材料主要包括體積分?jǐn)?shù)近似相等的兩個(gè)部分一是直徑為幾個(gè)或幾十個(gè)納米 的粒子；二是粒子間的界面。前者具有長程序的晶狀結(jié)構(gòu)，后者是既沒有長程序也沒有短程 序的無序結(jié)構(gòu)。這種特殊的結(jié)構(gòu)層次使它具有表面效應(yīng)、體積效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)等，并擁 有一系列新穎的物理和化學(xué)特性，在眾多領(lǐng)域特別是在光、電、磁、催化等方面具有非常重 大的應(yīng)用價(jià)值。利用這些納米材料已挖掘出來的奇特的物理、化學(xué)和力學(xué)性能，進(jìn)行人工組 裝合成納米復(fù)合材料是當(dāng)今的研究熱點(diǎn)。金納米粒子是最為經(jīng)典的一種金屬納米粒子，由于具有優(yōu)良的穩(wěn)定性和獨(dú)特的光 學(xué)性質(zhì)，在光電子學(xué)、傳感器、催化和生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值。它的高催化活 性能通過自組裝形成納米結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，使其在高級(jí)材料的制造上具有很大的應(yīng)用前景。量子點(diǎn)又稱半導(dǎo)體納米晶體，主要是由II 一VI族元素(如CdS，CdSe, CdTe, ZnSe 等)和III. V族元素(如InP，InAS等)組成的納米晶體，目前研究較多的主要是CdX(X=S， Se, Te)。與傳統(tǒng)的有機(jī)熒光物相比，量子點(diǎn)熒光量子產(chǎn)率很高，發(fā)射峰很窄，Stocks位移隨 顆粒大小可調(diào)，具有獨(dú)特的光譜特性和光學(xué)穩(wěn)定性，已廣泛應(yīng)用于生物化學(xué)分析中的熒光 探針檢測(cè)。圓二色譜是一種特殊的吸收譜，它對(duì)手性分子的構(gòu)象十分敏感，因此它是最重要 的光譜實(shí)驗(yàn)之一。手性分子都具有光學(xué)活性。當(dāng)單色左旋與右旋的圓偏振光通過某一種手 性樣品時(shí)，該樣品對(duì)左、右旋圓偏振光的吸收不同，這叫做圓二色性。其差值Δ A= Δ AL — Δ AR稱為圓二色值，按波長掃描就得到了圓二色譜(CD譜)。圓二色光譜儀通過測(cè)量生物大分子的圓二色光譜從而得到生物大分子的二級(jí)結(jié) 構(gòu)，是簡便和快捷的獲得生物大分子結(jié)構(gòu)的手段之一。可應(yīng)用于蛋白質(zhì)折疊、蛋白質(zhì)構(gòu)象 研究，DNA/RNA反應(yīng)，酶動(dòng)力學(xué)，光學(xué)活性物質(zhì)純度測(cè)量，藥物定量分析?？蓱?yīng)用于生物化學(xué) 與宏觀大分子，金屬絡(luò)合物，聚合物化學(xué)等相關(guān)的科學(xué)研究。近年來，納米粒子組裝結(jié)構(gòu)的 手性研究成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)問題，通過對(duì)組裝結(jié)構(gòu)的手性分析，特別是對(duì)手性熒光納米 材料的研究，對(duì)構(gòu)建新型手性納米傳感器有重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種具有手性信號(hào)的自組裝納米材料的制備方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案一種具有手性信號(hào)的自組裝納米材料的制備方法，包括金納 米粒子的合成、金納米粒子修飾DNA、CdTe量子點(diǎn)修飾DNA、金納米粒子和CdTe量子點(diǎn)組裝 四面體結(jié)構(gòu)并對(duì)其進(jìn)行表征。工藝步驟為
(1)金納米粒子合成
用單寧酸和檸檬酸三鈉還原氯金酸合成金納米粒子。(2)金納米粒子用保護(hù)劑包裹
步驟(1)合成的IOnm金納米粒子用鉀鹽溶液進(jìn)行包裹使得在NaCl鹽溶液中穩(wěn)定存在。(3)金納米粒子偶聯(lián)DNA
步驟(2)包裹的金納米粒子和巰基修飾的DNA通過巰基(HS-)進(jìn)行偶聯(lián)形成金納米粒 子-DNA復(fù)合體。(4) CdTe 量子點(diǎn)偶聯(lián) DNA
市售的CdTe量子點(diǎn)和DNA通過氨基(-NH3)進(jìn)行偶聯(lián)形成CdTe-DNA復(fù)合體。(5)金納米粒子和量子點(diǎn)的組裝及表征
將步驟(3)制備出的金納米粒子-DNA復(fù)合體和步驟(4)制備出的CdTe-DNA復(fù)合體進(jìn) 行雜交，形成好的組裝結(jié)構(gòu)，并對(duì)此結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。所述的具有手性信號(hào)的自組裝納米材料的制備方法
(1)金納米粒子合成
金納米粒子的合成方案為潔凈的三口燒瓶中加入79mL超純水和ImL質(zhì)量濃度1%氯 金酸作為A液；取一潔凈的小瓶子，加入4mL質(zhì)量濃度1%檸檬酸三鈉溶液，0. ImL質(zhì)量濃度 1%單寧酸溶液，0. ImL 25mM碳酸鉀溶液和15. 8mL超純水作為B液；A、B液均加熱到60°C， 然后在高速攪拌下把B液迅速加入A液中，最終反應(yīng)液在60°C下繼續(xù)攪拌30min到形成深 紅色溶液；然后將溶液加熱回流2min形成亮紅色溶液；最后冷卻到室溫形成檸檬酸穩(wěn)定的 AuNPs，透射電鏡顯示AuNPs平均粒徑IOnm ；
(2)金納米粒子用保護(hù)劑包裹
鉀鹽包裹的金納米粒子的制備取步驟(1)制備的IOOnM的AuNPs 5mL，加入5μ 40mg/mL 二水合雙(對(duì)-磺酰苯基)苯基膦化二鉀鹽溶液，室溫震蕩10h，13000r/min離心 IOmin后去除上清液，加超純水恢復(fù)到原體積，制得鉀鹽包裹的AuNPs ；
(3)金納米粒子偶聯(lián)DNA
取步驟(2)制備的鉀鹽包裹的AuNPs各50μ 于兩個(gè)PCR管中，分別加入WL 10 μ mol/ L的DNAl及DNA2，混勻后，分別向體系中加入5μ 5 X tris-硼酸緩沖液和1. 25μ 2Μ NaCl 溶液，室溫振搖反應(yīng)2h，13000r/min離心lOmin，去除上清液，加超純水稀釋至250μ ，分別 獲得 Au-DNAl、Au-DNA2 ；
(4)CdTe量子點(diǎn)偶聯(lián)DNA
分別取30μ 20nM CdTe量子點(diǎn)加于兩個(gè)PCR管中，分別加入0. 3μ 20μΜ 1_(3_二甲氨 基丙基)-3_乙基碳二亞胺鹽酸鹽EDC，室溫活化15min后，向兩個(gè)PCR管中分別加入1. 2μ 10Mmol/L DNA3 及 DNA4，室溫震蕩 3h，分別獲得 CdTe_DNA3、CdTe_DNA4 ；
(5)金納米粒子和量子點(diǎn)的組裝及表征 金納米粒子和量子點(diǎn)的組裝
步驟(3)和步驟(4)制備的 Au-DNAl、Au-DNA2、CdTe-DNA3、CdTe-DNA4，各自取 20μ 混合于PCR管中，再加入1. 6μ 5 X tris-硼酸緩沖液，混合均勻，90°C水浴5min，再在水蒸氣 中緩慢降到室溫，獲得金納米粒子和CdTe量子點(diǎn)組裝四面體結(jié)構(gòu)的具有手性信號(hào)的自組 裝納米材料。產(chǎn)品用投射電鏡和圓二色譜儀進(jìn)行表征。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明提供一種具有手性信號(hào)的自組裝納米材料的制備方 法。通過對(duì)組裝結(jié)構(gòu)的手性分析，特別是對(duì)手性熒光納米材料的研究，對(duì)構(gòu)建新型手性納米 傳感器有重要的意義。


圖1典型的金納米粒子和量子點(diǎn)的組裝結(jié)構(gòu)圖。圖2納米材料組裝結(jié)構(gòu)的圓二色譜圖。1、金納米粒子和量子點(diǎn)組裝的四面體結(jié) 構(gòu)；2、分散的金納米粒子；3、金納米粒子的二聚體
圖3納米材料組裝結(jié)構(gòu)的紫外圖。1、金納米粒子紫外圖；2、CdTe量子點(diǎn)紫外圖；3、金 納米粒子與量子點(diǎn)組裝的四面體結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1
(1)金納米粒子的合成
金納米粒子的合成方案為潔凈的三口燒瓶中加入79mL超純水，ImL 1%氯金酸作為A 液；取一潔凈的小瓶子，加入4mL 1%檸檬酸三鈉溶液，0. ImL 1%單寧酸溶液，0. ImL 25mM碳 酸鉀溶液和15. SmL超純水作為B液。A、B液均加熱到60°C，然后在高速攪拌下把B液迅速 加入A液中，最終反應(yīng)液在60°C下繼續(xù)攪拌30min到形成深紅色溶液。然后將溶液加熱回 流2min形成亮紅色溶液。最后冷卻到室溫形成檸檬酸穩(wěn)定的AuNPs，TEM顯示AuNPs平均 粒徑10nm。(2)鉀鹽包裹的金納米粒子的制備
步驟(1)制備的IOnm金納米粒子取5mL (IOOnM),加入5μ 40mg/mL鉀鹽溶液 (Bis ^？-sulfonatophenyl) phenylphosphine dihydrate dipotassium salt)，室溫震蕩 IOh0 13000r/min離心IOmins后去除上清液，加水恢復(fù)到原體積，制得鉀鹽包裹的AuNPs。(3)金納米粒子偶聯(lián)DNA
取步驟(2)制備的鉀鹽包裹的AuNPs各50μ 于兩個(gè)PCR管中，分別加入WL 10 μ mol/ L的DNAl和DNA2，混勻后，分別向體系中加入5μ 5 X tris-硼酸緩沖液和1. 25μ 2Μ NaCl 溶液，室溫振搖反應(yīng)2h。13000r/min離心lOmin，去除上清液，加超純水稀釋至250μ ，分別 獲得 Au-DNAl、Au-DNA2。(4) CdTe 量子點(diǎn)偶聯(lián) DNA
分別取30μ 20nM CdTe量子點(diǎn)加于兩個(gè)PCR管中，分別加入0. 3μ 20μΜ 1_(3_ 二甲 氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽(EDC)，室溫活化15min后，向兩個(gè)PCR管中分別加入 1. 2μ 10Mmol/L DNA3 和 DNA4，室溫震蕩 3h，分別獲得 CdTe_DNA3、CdTe_DNA4。(5)金納米粒子和量子點(diǎn)的組裝及表征 金納米粒子和量子點(diǎn)的組裝
6步驟(3)和步驟(4)制備的Au-DNA 1、Au-DNA2、QD-DNA3、QD-DNA4各自取20μ 混合于 PCR管中，再加入1. 6μ 5Xtris-硼酸緩沖液，混合均勻，90°C水浴5min，再在水蒸氣中緩 慢降到室溫，獲得金納米粒子和CdTe量子點(diǎn)組裝四面體結(jié)構(gòu)的具有手性信號(hào)的自組裝納 米材料。金納米粒子和量子點(diǎn)組裝結(jié)構(gòu)的表征
將上述組裝好的產(chǎn)品進(jìn)行5000r/min離心6min，棄上清，沉淀重分散到120μ 的超純水 中，水洗一次。電鏡表征的上述處理過的樣品滴加到碳膜支持的銅網(wǎng)上，在紅外燈下 進(jìn)行干燥。投射電鏡采用JEOL JEM-2100型號(hào)的電鏡，其加速電壓為200 kV。圓二色譜表 征取組裝好的體系ΙΟΟμ 于比色皿中，用水做空白對(duì)照。圓二色譜儀采用法國Bio-Logic M0S-450+SMF-300。注本發(fā)明所使用的DNA均購自中國上海生工生物工程有限公司，并通過聚丙烯 酰胺凝膠電泳進(jìn)行純化。 表1所用DNA的編號(hào)、序列及長度
權(quán)利要求
1.一種具有手性信號(hào)的自組裝納米材料的制備方法，其特征在于包括金納米粒子的合 成、金納米粒子修飾DNA、CcTre量子點(diǎn)修飾DNA、金納米粒子和CcTTe量子點(diǎn)組裝四面體結(jié)構(gòu) 并對(duì)其進(jìn)行表征；工藝步驟為(1)金納米粒子合成用單寧酸和檸檬酸三鈉還原氯金酸合成金納米粒子；(2)金納米粒子用保護(hù)劑包裹步驟(1)合成的IOnm金納米粒子用鉀鹽溶液進(jìn)行包裹使得在NaCl鹽溶液中穩(wěn)定存在；(3)金納米粒子偶聯(lián)DNA步驟(2)包裹的金納米粒子和巰基修飾的DNA通過巰基HS-進(jìn)行偶聯(lián)形成金納米粒 子-DNA復(fù)合體；(4)CdTe量子點(diǎn)偶聯(lián)DNA市售的CdTe量子點(diǎn)和DNA通過氨基H3N-進(jìn)行偶聯(lián)形成CdTe-DNA復(fù)合體；(5)金納米粒子和量子點(diǎn)的組裝及表征將步驟(3)制備出的金納米粒子-DNA復(fù)合體和步驟(4)制備出的CdTe -DNA復(fù)合體進(jìn) 行雜交，形成好的組裝結(jié)構(gòu)，并對(duì)此結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有手性信號(hào)的自組裝納米材料的制備方法，其特征是(1)金納米粒子合成金納米粒子的合成方案為潔凈的三口燒瓶中加入79mL超純水和ImL質(zhì)量濃度1%氯 金酸作為A液；取一潔凈的小瓶子，加入4mL質(zhì)量濃度1%檸檬酸三鈉溶液，0. ImL質(zhì)量濃度 1%單寧酸溶液，0. ImL 25mM碳酸鉀溶液和15. 8mL超純水作為B液；A、B液均加熱到60°C， 然后在高速攪拌下把B液迅速加入A液中，最終反應(yīng)液在60°C下繼續(xù)攪拌30min到形成深 紅色溶液；然后將溶液加熱回流anin形成亮紅色溶液；最后冷卻到室溫形成檸檬酸穩(wěn)定的 AuNPs，透射電鏡顯示AuNPs平均粒徑IOnm ；(2)金納米粒子用保護(hù)劑包裹鉀鹽包裹的金納米粒子的制備取步驟(1)制備的IOOnM的AuNPs 5mL，加入5μ 40mg/mL 二水合雙(對(duì)-磺酰苯基)苯基膦化二鉀鹽溶液，室溫震蕩10h，13000r/min離心 IOmin后去除上清液，加超純水恢復(fù)到原體積，制得鉀鹽包裹的AuNPs ；(3)金納米粒子偶聯(lián)DNA取步驟(2)制備的鉀鹽包裹的AuNPs各50μ 于兩個(gè)PCR管中，分別加入WL 10 μ mol/ L的DNAl及DNA2，混勻后，分別向體系中加入5μ 5 X tris-硼酸緩沖液和1. 25μ 2Μ NaCl 溶液，室溫振搖反應(yīng)2h，13000r/min離心lOmin，去除上清液，加超純水稀釋至250μ ，分別 獲得 Au-DNAl、Au-DNA2 ；(4)CdTe量子點(diǎn)偶聯(lián)DNA分別取30μ 20nM CdTe量子點(diǎn)加于兩個(gè)PCR管中，分別加入0. 3μ 20μΜ 1_(3_二甲氨 基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽EDC，室溫活化15min后，向兩個(gè)PCR管中分別加入1. 2μ 10Mmol/L DNA3 及 DNA4，室溫震蕩 3h，分別獲得 CcTre-DNA3、CdTe_DNA4 ；(5)金納米粒子和量子點(diǎn)的組裝及表征金納米粒子和量子點(diǎn)的組裝步驟(3)和步驟(4)制備的 Au-DNAl、Au-DNA2、C(Tre-DNA3、C(rre-DNA4，各自取 20μ 混 合于PCR管中，再加入1. 6μ 5 X tris-硼酸緩沖液，混合均勻，90°C水浴5min，再在水蒸氣 中緩慢降到室溫，獲得金納米粒子和CdTe量子點(diǎn)組裝四面體結(jié)構(gòu)的具有手性信號(hào)的自組 裝納米材料；產(chǎn)品用投射電鏡和圓二色譜儀進(jìn)行表征。
全文摘要
一種具有手性信號(hào)的自組裝納米材料的制備方法，屬于材料化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明包括金納米粒子的合成、金納米粒子偶聯(lián)DNA、CdTe量子點(diǎn)偶聯(lián)DNA、金納米粒子和CdTe量子點(diǎn)組裝四面體結(jié)構(gòu)并對(duì)其進(jìn)行表征。本發(fā)明獲得的金納米粒子和CdTe量子點(diǎn)組裝四面體結(jié)構(gòu)的具有手性信號(hào)的自組裝納米材料，通過對(duì)組裝結(jié)構(gòu)的手性分析，特別是對(duì)手性熒光納米材料的研究，對(duì)構(gòu)建新型手性納米傳感器有重要的意義。
文檔編號(hào)C12N15/11GK102127445SQ20101060150
公開日2011年7月20日 申請(qǐng)日期2010年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月23日
發(fā)明者嚴(yán)文靜, 勇倩倩, 屈昌龍, 徐麗廣, 朱穎越, 王利兵, 胥傳來 申請(qǐng)人:江南大學(xué)