專利名稱：蛋白核糖核酸酶蛋白晶體修飾硫化鉛納米棒的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種蛋白核糖核酸酶蛋白晶體修飾硫化鉛納米棒的制備方法，屬于功能材料和藥物治療材料。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體硫化物材料由于獨特的光、電、熱特性，在光學(xué)導(dǎo)體，醫(yī)學(xué)成像，太陽能電池中一直有著廣泛的應(yīng)用。盡管半導(dǎo)體硫化物制備、尺寸和形貌控制一直是研究的難點，但是由于納米材料相對其他材料效應(yīng)有著不可媲美的納米尺度效應(yīng)如具有更大的比表面積，更大的stock位移等特點。最新的研究表明，半導(dǎo)體量子點如硫化鉛，硫化銀和硫化銅等具有很好的近紅外波段吸收光學(xué)特性，是一種理想的生物醫(yī)學(xué)成像的材料，以及納米半導(dǎo)體硫化物與氧化鈦構(gòu)成的納米太陽能電池具有較高的光電轉(zhuǎn)化率，在能源利用方面具有廣闊的前景，因而如何調(diào)控半導(dǎo)體硫化物到納米尺度成為令人矚目的研究熱點。納米結(jié)構(gòu)材料由于特殊的納米尺寸結(jié)構(gòu)，常常表現(xiàn)出與其他材料和顆粒材料不同的磁學(xué)、光學(xué)、表面性能而被廣泛的應(yīng)用于藥物緩釋膠囊、催化劑、基因載體等領(lǐng)域，越來越受到人們的關(guān)注。納米結(jié)構(gòu)合成一般是模板法，所用的反應(yīng)模板包括聚乙烯、細(xì)菌、嵌段共聚物、硅膠、聚和物乳液和乳液膠團(tuán)。但是這些方法一般需要復(fù)雜的反應(yīng)步驟和苛刻的反應(yīng)條件，而且一般得到的納米材料都是微米級別。硫化鉛是一種典型的半導(dǎo)體化合物，已經(jīng)被廣泛用在各種光線和電子設(shè)備上，如光敏電阻，光電探測器，太陽能電池等。由于潛在的光學(xué)和電學(xué)特性，科學(xué)工作者已經(jīng)對此有著廣泛的研究，硫化鉛量子點，硫化鉛納米球等相繼被水熱溶劑法合成出來。相較于硫化鉛納米顆粒，硫化鉛納米棒由于獨特的長寬徑比而具有更寬的能帶，使其在光電能量轉(zhuǎn)換應(yīng)用中更具優(yōu)勢。納米材料生物模板法是一種最新出現(xiàn)的綠色合成法，由于蛋白晶體的存在，是納米粒子首先與蛋白的氨基酸活性位點結(jié)合，能有效降低納米材料合成速率，使能通過時間調(diào)控得到不同粒徑和特性的納米材料，同時由于蛋白物質(zhì)的存在，也能加控制納米材料的形貌，為后面可控合成其他功能納米材料特供理論支持。目前，不同形貌的硫化銀，硫化銅等納米粒子通過牛血清蛋白晶體已經(jīng)得到不同形貌如量子點，納米棒，納米線，微米線等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種蛋白核糖核酸酶蛋白晶體的硫化鉛納米材料的制備方法，該方法通過簡單的蛋白晶體微波加熱制備硫化鉛納米棒結(jié)構(gòu)。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案首先制備螯合溶液，利用蛋白核糖核酸酶蛋白晶體的氨基酸基團(tuán)與半導(dǎo)體金屬離子交聯(lián)結(jié)合，然后加入硫源，并通過以蛋白晶體蔟為骨架，通過微波加熱反應(yīng)，使體系中游離的鉛和硫離子結(jié)合驅(qū)動硫化鉛納米粒子不斷生長，控制反應(yīng)的溫度和時間，以及反應(yīng)物的濃度制備出結(jié)構(gòu)新穎獨特的納米棒狀結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的制備方法具體為將O. OOl-Immol的硫源加入預(yù)先配置好的鉛源和蛋白核糖核酸酶的螯合溶液中，通過微波加熱反應(yīng)，控制反應(yīng)溫度在室溫-120°C、時間在I分鐘-I小時，PH值在5. 5-12之間得到硫化鉛納米棒。所述硫化鉛納米棒均由直徑為IO-IOOnm的顆粒組成。所述的鉛源是指硫酸鉛，氯酸鉛，碘酸鉛或氟化鉛中的一種或其混合。所述的硫源是指硫脲、硫代乙酰胺、硫代乙醇酸或十二硫醇的一種或其混合。所述的核糖核酸是指RNase A、BS-RNase、RC-RNase或Onconase中的一種或其混合。所述的鉛源和蛋白核糖核酸酶的螯合溶液是指在常溫常壓下，以水為溶劑，將濃度為O. OOl-Imlmol的鉛源和溶度O. 1-12. 5mg/L的核糖核酸酶加入混合，攪拌0_3小時，調(diào)節(jié)pH值至5. 5-12，形成的螯合溶液。所述的微波加熱，其中微波功率50W-500W，加熱時間在I分鐘-I小時，加熱溫度在室溫_120°C，優(yōu)選的加熱溫度在50攝氏度-120攝氏度。本發(fā)明上述方法制備的蛋白核糖核酸酶修飾的硫化鉛納米棒由直徑為IO-IOOnm, 寬度為5-10nm的顆粒組成，并都有一層蛋白薄膜包裹。該納米棒生物安全性高，環(huán)境友好， 顆粒大小均一，表面光滑，分散性好。本發(fā)明基于背景技術(shù)中所述的理論，利用蛋白晶體特色的生物模板的優(yōu)勢，制備微結(jié)構(gòu)、表面態(tài)、尺寸、維度和形貌可控的半導(dǎo)體納米材料，通過對所合成的納米材料的光學(xué)性質(zhì)研究，獲得尺寸、形貌和性質(zhì)可調(diào)，在光電能量轉(zhuǎn)換和光電電池具有潛在應(yīng)用價值的納米材料。本發(fā)明方法操作簡單，條件溫和，成本低且環(huán)境友好，合成的產(chǎn)物硫化鉛納米棒具有的水溶性和穩(wěn)定性，生物相容好，是一種制備功能納米材料的簡單方法。
具體實施例方式下面對本發(fā)明的實施做詳細(xì)說明，本實例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實施，給出了詳細(xì)的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實施。本發(fā)明以下實施例中的原料均為現(xiàn)有常用原料，可以直接通過商家購買獲得。本發(fā)明以下實施例中沒有特別說明的操作，均可以采用現(xiàn)有常規(guī)技術(shù)手段。實施例I以水為溶劑，將5毫升O. I毫摩爾/升的硝酸鉛和5毫升12. 5毫克/升的核糖核酸酶混合，調(diào)節(jié)PH值到5. 5，25攝氏度下攪拌3分鐘。然后加入5毫升O. I毫摩爾/升硫化鈉，在25攝氏度下攪拌反應(yīng)5分鐘，然后將此溶液移至可控溫的微波反應(yīng)器，微波功率為 100W，進(jìn)行加熱反應(yīng)，控制溫度100攝氏度，加熱時間I分鐘，，得到硫化鉛納米棒。實施例2以水為溶劑，將I毫升O. 01毫摩爾/升的硝酸鉛和5毫升12. 5毫克/升的核糖核酸酶混合，調(diào)節(jié)PH值到8，25攝氏度下攪拌30分鐘。然后加入I毫升O. 01毫摩爾/升硫化乙酰胺，在25攝氏度下攪拌反應(yīng)5分鐘，然后將此溶液移至可控溫的微波反應(yīng)器，微波功率為500W，進(jìn)行加熱反應(yīng)，控制溫度80攝氏度，加熱時間5分鐘，，得到硫化鉛納米棒。實施例3以水為溶劑，將5毫升O. 05毫摩爾/升的氯酸鉛和5毫升50毫克/升的核糖核酸酶混合，調(diào)節(jié)PH值到12，25攝氏度下攪拌60分鐘。然后加入5毫升O. 05毫摩爾/升硫脲和硫代乙酸銨的混合物，在25攝氏度下攪拌反應(yīng)5分鐘，然后將此溶液移至可控溫的微波反應(yīng)器，微波功率為250W，進(jìn)行加熱反應(yīng)，控制溫度90攝氏度，加熱時間30分鐘，得到硫化鉛納米棒。實施例4以水為溶劑，將5毫升O. 001毫摩爾/升的硝酸鉛和氯酸鉛的混合物和5毫升
O.I毫克/升的核糖核酸酶混合，調(diào)節(jié)pH值到8，25攝氏度下攪拌180分鐘。然后加入5 毫升O. 001毫摩爾/升硫脲，在25攝氏度下攪拌反應(yīng)5分鐘，然后將此溶液移至可控溫的微波反應(yīng)器，微波功率為50W，控制溫度80攝氏度反應(yīng)I小時，加熱時間60分鐘，得到直徑 IO-IOOnm,寬度為5-lOnm硫化鉛納米棒。對所制備的硫化鉛粉末進(jìn)行透射電鏡(TEM)，掃描電鏡(SEM)測定觀察結(jié)構(gòu)和形貌，結(jié)果表明，所得產(chǎn)物呈棒狀結(jié)構(gòu)。所得納米棒均由直徑為lO-lOOnm，寬度為5-10nm的顆粒組成，，并都有一層蛋白薄膜包裹，說明實現(xiàn)了功能納米棒以蛋白晶體為模板組裝與生長 。綜上，本發(fā)明利用蛋白晶體為模板，制備出結(jié)構(gòu)新穎獨特的納米棒納米結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)對光電轉(zhuǎn)換、光催化、藥物緩釋和基因載體等多學(xué)科專業(yè)有重要的促進(jìn)作用。本發(fā)明方法操作簡單，條件溫和，成本低且環(huán)境友好，合成的產(chǎn)物硫化鉛納米棒具有的水溶性和穩(wěn)定性，生物相容好，是一種制備功能納米材料的簡單方法，所得的納米材料具有特殊的結(jié)構(gòu)， 因此擁有巨大的市場應(yīng)用價值。應(yīng)當(dāng)理解的是，以上為本發(fā)明的一部分實施例，本發(fā)明還有其他的實現(xiàn)方式，比如鉛源是指硝酸鉛，氯酸鉛，碘酸鉛或氟化鉛中的一種或其混合；硫源是指硫脲、硫代乙酰胺、硫代乙醇酸或十二硫醇的一種或其混合；核糖核酸是指RNase A>BS-RNase>RC-RNase 或Onconase中的一種或其混合；這些物質(zhì)的變換以及其他一些參數(shù)的變換,對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是非常容易實現(xiàn)的，不再一一給出實施例進(jìn)行說明。盡管本發(fā)明的內(nèi)容已經(jīng)通過上述優(yōu)選實施例作了詳細(xì)介紹，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到上述的描述不應(yīng)被認(rèn)為是對本發(fā)明的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對于本發(fā)明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求來限定。
權(quán)利要求
1.一種蛋白核糖核酸酶蛋白晶體修飾硫化鉛納米棒的制備方法，其特征在于該方法將O. OOl-Immol的硫源加入預(yù)先配置好的鉛源和蛋白核糖核酸酶的螯合溶液中，通過微波加熱反應(yīng)，控制反應(yīng)溫度在室溫_120°C、時間在I分鐘-I小時，PH值在5. 5-12之間，得到硫化鉛納米棒。
2.如權(quán)利要求I所述的蛋白核糖核酸酶蛋白晶體修飾硫化鉛納米棒的制備方法，其特征在于所述的鉛源是指硝酸鉛，氯酸鉛，乙酸鉛，碘酸鉛或氟化鉛中的一種或其混合。
3.如權(quán)利要求I所述的蛋白核糖核酸酶蛋白晶體修飾硫化鉛納米棒的制備方法，其特征在于所述的硫源是指硫脲、硫代乙酰胺、硫代乙醇酸或十二硫醇的一種或其混合。
4.如權(quán)利要求I所述的蛋白核糖核酸酶蛋白晶體修飾硫化鉛納米棒的制備方法，其特征在于所述的核糖核酸是指RNase A、BS-RNase> RC-RNase或Onconase中的一種或其混入口 ο
5.如權(quán)利要求1-4任一項所述的蛋白核糖核酸酶蛋白晶體修飾硫化鉛納米棒的制備方法，其特征在于所述的反應(yīng)溫度為50攝氏度-120攝氏度。
6.如權(quán)利要求1-4所述的蛋白核糖核酸酶蛋白晶體修飾硫化鉛納米棒的制備方法，其特征在于所述的微波加熱，其中微波功率50W-500W。
7.如權(quán)利要求1-4任一項所述的蛋白核糖核酸酶蛋白晶體修飾硫化鉛納米棒的制備方法，其特征在于所述的鉛源和蛋白核糖核酸酶的螯合溶液是指在常溫常壓條件下，以水為溶劑，將濃度為O. OOl-Imlmol的鉛源和溶度O. l_50mg/L的核糖核酸酶加入混合，調(diào)節(jié)pH 值至5. 5-12，劇烈攪拌形成的螯合溶液。
8.—種如權(quán)利要求1-7所述方法得到的蛋白核糖核酸酶蛋白晶體修飾硫化鉛納米棒， 其特征在于所述硫化鉛納米棒由直徑為lO-lOOnm，寬度為5_10nm的顆粒組成，并都有一層蛋白薄膜包裹。
全文摘要
本發(fā)明公開一種蛋白核糖核酸酶蛋白晶體修飾硫化鉛納米棒的制備方法，該方法首先制備螯合溶液，利用蛋白核糖核酸酶蛋白晶體的氨基酸基團(tuán)與半導(dǎo)體金屬離子交聯(lián)結(jié)合，然后加入硫源，并通過以蛋白晶體蔟為骨架，在微波加熱的條件下，通過反應(yīng)體系中游離的鉛和硫離子結(jié)合驅(qū)動硫化鉛納米粒子不斷生長，控制反應(yīng)的溫度和時間，以及反應(yīng)物的濃度制備出納米棒結(jié)構(gòu)。本發(fā)明硫化鉛球納米結(jié)構(gòu)對光電轉(zhuǎn)換、光催化、藥物緩釋和基因載體等多學(xué)科專業(yè)有重要的促進(jìn)作用。本發(fā)明操作簡單，條件溫和，成本低且環(huán)境友好，合成的硫化鉛納米棒具有的水溶性和穩(wěn)定性，生物相容好，是一種制備功能納米材料的簡單方法。
文檔編號B82Y40/00GK102602987SQ201210060218
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月8日
發(fā)明者孔毅飛, 崔大祥, 阮靜, 陳俊 申請人:上海交通大學(xué)