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，控制反應溫度在21～23℃，反應40～60min，制得粒徑為80～90nm的球狀金納米粒子。本發(fā)明具有工藝簡單、形貌可控、反應條件綠色、溫和等優(yōu)點，制得的球狀金納米粒子比表面積高、分散性好、金屬負載率高，克服了傳統(tǒng)制備工藝所出現(xiàn)的納米金粒子團聚現(xiàn)象。
【專利說明】
一種以桿菌肽為模板自組裝合成球狀金納米粒子的方法
技術領域
[0001 ]本發(fā)明屬于材料技術領域，特別涉及一種金屬材料的制備方法。
【背景技術】
[0002]貴金屬納米粒子具有獨特的表面效應、量子效應、小尺寸效應及宏觀量子隧道效應，并由此派生出許多常規(guī)材料不具有的特殊性質，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、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，對空氣和光都不敏感，不會被水和氧氣腐蝕，使其在各個領域的應用空間更加廣泛。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，其制備工藝對設備的要求較高，產品純度較低，形狀難以控制，且得到的粒子尺寸分布很廣;化學法，如:溶膠-凝膠法、化學氣相沉積等，通過這些方法所制得的納米材料大多存在污染環(huán)境，工藝復雜，重復率低，成本高等缺陷，通過上述方法制備的金納米粒子都不可避免地出現(xiàn)粒子團聚現(xiàn)象?？偠灾?，傳統(tǒng)的制備工藝很大程度上降低了納米材料的獨特性能，限制了其向其它領域發(fā)展的可能性。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種成本低廉、工藝簡單、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，反應溫度控制在21?23 °C，反應時間為40?60min，使溶液從金黃色慢慢變?yōu)樗{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，其基本結構為一個環(huán)狀結構(7個氨基酸)和一個鏈狀結構(5個氨基酸)，主要由地衣芽孢桿菌和枯草芽孢桿菌產生，易溶于水，臨床上用于抗菌劑;通過對桿菌肽氨基酸序列的分析和設計，在酸性條件下，將該模板進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型，并使其表面帶有豐富的正電荷，也將特異性活性基團暴露于模板表面，使桿菌肽在溶液中形成具有一定空間構型、特定基團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金屬溶液混合進行共孵育，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，通過控制還原反應的速率，使金的晶體沿特定的方向生長，最終制得了粒徑均勻、分散性良好、高負載率的球狀金納米粒子。
[0012]本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有如下優(yōu)點:
[0013]1、本發(fā)明米用桿菌肽為模板，其分子式為C66H1Q3N17O16S，分子結構簡單，氨基酸序列清晰、數(shù)目較少，易于對模板的分析，以及對反應條件和形貌的控制;在酸性條件下，桿菌肽表面帶有大量的正電荷，可通過靜電吸附作用，使目標離子吸附于桿菌肽的表面活性位點；另外，其表面含有與金粒子能夠特異性結合的氨基、羥基等基團，通過對反應過程的控制，能夠精準地制得特定形貌的金納米粒子。
[0014]2、制備方法簡單、操作方便、反應條件綠色、溫和、重復性高。
[0015]3、制備過程中所采用的還原劑、反應介質和反應物廉價易得、無污染。
[0016]4、所使用的模板為臨床藥物，可以擴展其在生物醫(yī)藥、生物傳感器、病理學等方面的應用。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明實施例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)明實施例3獲得的桿菌肽-球狀金納米粒子的EDS圖。
【具體實施方式】
[0021]實施例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(天津市光復精細化工研究所)60mL進行還原，滴速為I滴/分鐘，30mL/滴，控制反應溫度21°C，反應40min，溶液顏色由金黃色緩慢變?yōu)樗{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，并且金屬與模板結合狀況較好。
[0024]實施例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(天津市光復精細化工研究所)60mL進行還原，滴速為I滴/分鐘，30mL/滴，控制反應溫度22 °C，反應50min，溶液顏色由金黃色緩慢變?yōu)樗{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，并且金屬與模板結合狀況良好。
[0027]實施例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(天津市光復精細化工研究所)90mL進行還原，滴速為2滴/分鐘，30mL/滴，控制反應溫度23 V，反應60min，溶液顏色由金黃色緩慢變?yōu)樗{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等元素對應的峰。其中Cu、C元素來源于碳膜覆蓋的銅網，另外，桿菌肽模板中也含有C元素和N元素;O元素來源于蛋白模板;Au元素則來自結合于模板表面的配離子還原所得的金粒子，說明了所制得的金納米粒子負載率高、純度高且無雜質。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，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載率，并且使得終產物能夠應用于更寬的領域(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)勢的制備方法。
【主權項】
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，反應溫度控制在21?230C，反應時間為40?60min，使溶液從金黃色慢慢變?yōu)樗{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】B82Y30/00GK105880624SQ201610280073
【公開日】2016年8月24日
【申請日】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
【申請人】燕山大學