專利名稱：一種二元金納米粒子Janus組裝體的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種二元金納米粒子Janus組裝體的制備方法，屬于材料化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
近年來，具有特定形狀的金納米材料的自組裝體擁有異于單分散的金納米材料和金體材料的獨(dú)特性質(zhì)使得其具有極其光明的應(yīng)用前景，因此，金納米材料的自組裝得到了全世界納米科學(xué)家的廣泛關(guān)注。其中金納米材料主要包括金納米粒子和金納米棒等，這些納米材料具有粒徑及形狀依賴性的光吸收、光散射及拉曼增強(qiáng)效應(yīng)等使得這兩種納米粒子作為納米科學(xué)與技術(shù)研究中應(yīng)用最為廣泛的兩種材料，尤其金納米棒。單個(gè)的金納米棒由于棒上的導(dǎo)帶電子有兩個(gè)諧振的方向即沿著棒的長軸的方向或者垂直于棒長軸的方向進(jìn)而導(dǎo)致了其有兩個(gè)局部表面等離子共振峰——縱向等離子共振峰(近紅外或者紅外區(qū))和橫向等離子共振峰(520nm左右)。并且金納米棒同時(shí)具有空間幾何和化學(xué)各向異性，并且金納米棒可以通過改變長徑比(金納米棒的長度和金納米棒的直徑的比值)調(diào)節(jié)金納米棒的縱向共振峰來實(shí)現(xiàn)金納米棒在可見光或者近紅外區(qū)域強(qiáng)的光吸收，因而這些獨(dú)特的性質(zhì)使得金納米棒能夠?qū)崿F(xiàn)可控自組裝材料良好的“原料”，進(jìn)而能夠提供對自組裝納米材料進(jìn)行理論解析的一個(gè)良好的模型。通過研究可控、動(dòng)態(tài)自組裝材料的性質(zhì)可以更好地理解宏觀材料的物理和化學(xué)性質(zhì)。在可控納米材料自組裝的過程中， 納米材料的各向異性及其表現(xiàn)出來的特異化學(xué)反應(yīng)性質(zhì)成為納米材料自組裝的關(guān)鍵因素?！癑anus”粒子在1991年首次由De Gennes在諾貝爾頒獎(jiǎng)大會(huì)上提出，以便于用來描述粒子的兩個(gè)球面具有不同的性質(zhì)。這種不同的性質(zhì)主要是由于這種粒子的兩個(gè)球面的不同性質(zhì)導(dǎo)致形成的，Jarms粒子由于其獨(dú)特的不對稱結(jié)構(gòu)和性能受到科學(xué)界的廣泛重視， 其具有非常強(qiáng)的應(yīng)用前景。目前，Janus粒子的制備方法主要有微流體合成，拓?fù)溥x擇表面改性，模板自組裝，可控相分離，可控表面成核等幾種方法。由于金納米材料的自組裝體具有非常強(qiáng)的等離子耦合效應(yīng)，導(dǎo)致電磁場增強(qiáng)等良好的性質(zhì)，二元金屬納米材料在自組裝材料中表現(xiàn)出來不同于的兩種單獨(dú)的金屬納米材料的令人著迷的性質(zhì)，著實(shí)使得納米粒子Janus組裝體猶如一朵奇葩，其光芒令人奪目。而令人驚奇的是，到目前為止世界上還未有成功構(gòu)建高產(chǎn)的二元納米粒子的Janus組裝體的報(bào)道。如何構(gòu)建高產(chǎn)的二元金屬納米粒子的Janus組裝體并對其性質(zhì)進(jìn)行研究顯得尤為重要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種新型制備納米粒子Janus組裝體的方法，制備出高產(chǎn)， 組裝結(jié)構(gòu)均一，可控的納米粒子Janus組裝體，并對其性質(zhì)(例如手性等)進(jìn)行了研究。本發(fā)明的技術(shù)方案一種二元金納米粒子Janus組裝體的制備方法，包括金納米粒子合成，金納米棒合成，金納米粒子修飾DNAl，金納米棒修飾DNA2，磁性納米粒子修飾 DNA3，金納米棒和磁性納米粒子組裝，金納米棒DNA的不對稱延長，金納米棒和磁性納米粒子解離，和二元金納米粒子Janus組裝體結(jié)構(gòu)的形成及表征；工藝步驟為(1)金納米粒子合成
采用檸檬酸三鈉還原氯金酸合成金納米粒子；
(2)金納米棒合成
采用晶種生長法合成金納米棒；
(3)金納米粒子和dnal偶聯(lián)
步驟(1)合成出的金納米粒子和巰基修飾的dnal進(jìn)行偶聯(lián)形成金納米粒子-dnal復(fù)合體；
(4)金納米棒和dna2偶聯(lián)
對步驟(2)合成出的金納米棒的側(cè)面修飾dna2，形成金納米棒側(cè)面-dna2復(fù)合體；
(5)磁性納米粒子和dna3的偶聯(lián)
采用edc方法對磁性納米粒子和氨基修飾的dna3進(jìn)行偶聯(lián)形成磁性納米粒子-dna3 復(fù)合體；
(6)金納米棒和磁性納米粒子組裝
采用步驟(4)制備出來的金納米棒側(cè)面-dna2復(fù)合體和步驟(5)制備出來的磁性納米粒子-dna3復(fù)合體進(jìn)行雜交形成金納米棒-磁性納米粒子組裝體；
(7)金納米棒dna的不對稱延長
加入dna連接酶，通過加入的dna連接酶使步驟(6)制備的金納米棒-磁性納米粒子組裝體互補(bǔ)的多余的dna進(jìn)行連接，使得金納米棒-磁性納米粒子結(jié)合的dna的延長導(dǎo)致金納米棒dna的不同的面上的dna的長度不一致，得金納米棒-磁性納米粒子的超結(jié)構(gòu)；
(8)金納米棒和磁性納米粒子解離
采用在dna的解鏈溫度下導(dǎo)致步驟(7)制備的金納米棒-磁性納米粒子的超結(jié)構(gòu)進(jìn)行解離，并通過磁分離的方法對金納米棒進(jìn)行回收；
(9)二元金納米粒子janus組裝體結(jié)構(gòu)的形成及表征
步驟(8)回收得到的金納米棒和步驟(3)合成出來的金納米粒子-dnal復(fù)合體進(jìn)行雜交形成二元金納米粒子jarms組裝體，并對此結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。
表1 dna的編號、序列及長度
權(quán)利要求
1.一種二元金納米粒子Janus組裝體的制備方法，其特征在于包括金納米粒子合成， 金納米棒合成，金納米粒子修飾DNAl，金納米棒修飾DNA2，磁性納米粒子修飾DNA3，金納米棒和磁性納米粒子組裝，金納米棒DNA的不對稱延長，金納米棒和磁性納米粒子解離，二元金納米粒子Janus組裝體結(jié)構(gòu)的形成及表征；工藝步驟為(1)金納米粒子合成采用檸檬酸三鈉還原氯金酸合成金納米粒子；(2)金納米棒合成采用晶種生長法合成金納米棒；(3)金納米粒子和DNAl偶聯(lián)步驟(1)合成出的金納米粒子和巰基修飾的DNAl進(jìn)行偶聯(lián)形成金納米粒子-DNAl復(fù)合體；(4)金納米棒和DNA2偶聯(lián)對步驟(2)合成出的金納米棒的側(cè)面修飾DNA2，形成金納米棒側(cè)面-DNA2復(fù)合體；(5)磁性納米粒子和DNA3的偶聯(lián)采用EDC方法對磁性納米粒子和氨基修飾的DNA3進(jìn)行偶聯(lián)形成磁性納米粒子-DNA3 復(fù)合體；(6)金納米棒和磁性納米粒子組裝采用步驟(4)制備出來的金納米棒側(cè)面-DNA2復(fù)合體和步驟(5)制備出來的磁性納米粒子-DNA3復(fù)合體進(jìn)行雜交形成金納米棒-磁性納米粒子組裝體；(7)金納米棒DNA的不對稱延長加入DNA連接酶，通過加入的DNA連接酶使步驟(6)制備的金納米棒-磁性納米粒子組裝體互補(bǔ)的多余的DNA進(jìn)行連接，使得金納米棒-磁性納米粒子結(jié)合的DNA的延長導(dǎo)致金納米棒DNA的不同的面上的DNA的長度不一致，得到金納米棒-磁性納米粒子的超結(jié)構(gòu)；(8)金納米棒和磁性納米粒子解離采用在DNA的解鏈溫度下導(dǎo)致步驟(7)制備的金納米棒-磁性納米粒子的超結(jié)構(gòu)進(jìn)行解離，并通過磁分離的方法對金納米棒進(jìn)行回收；(9)二元金納米粒子Janus組裝體結(jié)構(gòu)的形成及表征步驟(8)回收得到的金納米棒和步驟(3)合成出來的金納米粒子-DNAl復(fù)合體進(jìn)行雜交形成二元金納米粒子Jarms組裝體，并對此結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征；DNAl :5，-P043--TAACAATAATCCCTCAAAAAAAAAA-SH-3，；DNA2 :5’ -CGTTAGGACTTACGCAAAAAAAAAA-SH-3’ ；DNA3 :5’ -GAGGGATTATTGTTACGTTAGGACTTACGCAAAAAAAAAA-NH2-3’ ；DNA4 :5’ -GCGTAAGTCCTAACG-0H-3，。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二元金納米粒子Jarms組裝體的制備方法，其特征在于金納米粒子合成潔凈的三角燒瓶中加入95mL的水，而后向水中加入5mL的濃度為2g/L的三水合四氯金酸，加熱，煮沸，緊接著加入2. 5mL質(zhì)量濃度1%的檸檬酸三鈉溶液，邊加熱邊攪拌，溶液顏色從淡黃色變成紅色，反應(yīng)持續(xù)6-8min以使檸檬酸三鈉完全沉降，最后，溶液冷卻至室溫，稀釋到100mL，4°C保藏，即制得18nm的金納米粒子。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二元金納米粒子Jarms組裝體的制備方法，其特征在于金納米棒合成X晶種合成28. 0°C下0. ImL的2g/L的三水合四氯金酸加入到ImL的0. 2M的十六烷基三甲基溴化銨溶液中，溶液顏色由無色變成黃褐色，然后加入0. 12mL新配制的0. OlM 硼氫化鈉溶液快速攪拌2min，溶液顏色即由黃褐色變?yōu)闇\棕色；2金納米棒生長種子溶液合成好以后，進(jìn)行金納米棒的生長，5mL的2g/L的三水合四氯金酸加入到5mL 0. 2 M十六烷基三甲基溴化銨溶液中，加入4mL的水，混勻，0. 125 mL 的0.01M硝酸銀溶液加入到上述混合體系中，混勻，隨后將65PL的0. IM抗壞血酸溶液加入上述體系中，28. 0°C下攪拌反應(yīng)aiiin，溶液由褐色變成無色，最后，加入0.05mL的晶種溶液輕柔攪拌混勻20s，28. 0°C反應(yīng)4h，即得金納米棒溶液。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二元金納米粒子Jarms組裝體的制備方法，其特征在于金納米粒子和DNAl偶聯(lián)il:將步驟(1)制備的IOmL的金納米粒子lOOOOr/min離心lOmin，用ImL的水分散， 10000r/min 離心 IOmin 棄上清，用 ImL 含 0. 01% 的 SDS 的 ρΗ8· 0、0· OlM 的 PBS 分散，4°C保藏、待用；1取上述制備好的金納米粒子100 μ L加入12 μ L ΙΟΟμΜ的DNA1，混勻，振搖反應(yīng) 20min后，用含0. 01%的SDS、2M的NaCl、pH8. 0的0. OlM的PBS緩沖液加至反應(yīng)體系中，使 NaCl濃度達(dá)到50mM，超聲10s，振搖反應(yīng)20min后，繼續(xù)加入該緩沖液至反應(yīng)體系中NaCl濃度達(dá)到IOOmM,隨后按照NaCl濃度每增加100 mM的梯度重復(fù)上述反應(yīng)過程至體系中NaCl 濃度達(dá)到0. 4M時(shí)，室溫振搖反應(yīng)12h ；.1:將上述步驟中反應(yīng)溶液在8000r/min離心lOmin，棄上清，后用100 μ L的0. 01%的 SDS分散沉淀，后用0. 01%的SDS的溶液清洗一次，4°C保藏、得金納米粒子-DNAl復(fù)合體，待用。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二元金納米粒子Jarms組裝體的制備方法，其特征在于金納米棒修飾DNA2 取上述制備好的金納米棒100 μ L加入10 μ L的10 μ M的二硫蘇糖醇靜置反應(yīng)12h，封閉端面，后加入40μ L的DNA2修飾側(cè)面，振搖反應(yīng)12h, 5000r/min離心6min， 棄上清，用100 μ L的水分散金納米棒側(cè)面-DNA2復(fù)合體，水洗一次，4°C保藏、待用。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二元金納米粒子Jarms組裝體的制備方法，其特征在于磁性納米粒子和DNA3的偶聯(lián)取0. 5 mL采用溶劑熱法合成帶有羧基修飾的200nm的磁性納米粒子，加入N-羥基琥珀酰亞胺0. 62mg,N-乙基-N’ -[(3-二甲氨基)丙基]碳二亞胺鹽酸鹽1. 13mg,室溫?cái)嚢璺磻?yīng)過夜，離心去沉淀，上清液再與15 μ L ΙΟΟμΜ的DNA3在4°C下攪拌反應(yīng)過夜，然后進(jìn)行磁性分離，棄上清，再加入PBST洗滌液，洗滌后磁分離，去上清，最后向磁性分離過的離心管中加入ImL 0. 02mol/L pH 7. 6的Tris緩沖液，4°C保存?zhèn)溆谩?br> 7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二元金納米粒子Jarms組裝體的制備方法，其特征在于金納米棒和磁性納米粒子組裝取步驟(4)不對稱修飾的金納米棒側(cè)面-DNA2復(fù)合體10 μ L和步驟(5)的磁納米粒子-DNA3復(fù)合體50 μ L，加入60 μ L含0. 01%的SDSUOmM的MgCl2、 pH7. 5的0. OlM的Tris-HCl雜交緩沖液，振搖反應(yīng)12h，最后，采用磁分離的方法對金納米棒和金納米棒-磁性納米粒子組裝體分離，去除未被吸附的金納米棒。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二元金納米粒子Jarms組裝體的制備方法，其特征在于金納米棒DNA的不對稱延長對步驟(6)制備的金納米棒-磁性納米粒子組裝體加入4μ L 100 μ M的DNA4，室溫振搖反應(yīng)5h，然后加入1 μ L的100 μ M的ΑΤΡ，加入最終酶活單位為 4000 U /mL的Τ4 DNA鏈接酶，振搖反應(yīng)證，最后經(jīng)過外加磁場進(jìn)行磁分離形成金納米棒的一面不對稱DNA4延長的與磁納米粒子的超結(jié)構(gòu)復(fù)合體。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二元金納米粒子Jarms組裝體的制備方法，其特征在于金納米棒和磁性納米粒子解離將步驟(7)制備出的磁性納米粒子-金納米棒的超結(jié)構(gòu)放在90°C的水浴鍋中反應(yīng)10 min，然后采用磁分離的方式去除磁性納米粒子，對上清液進(jìn)行8000r/min離心lOmin，得到的金納米粒子采用10 μ L含有0. 01%的十二烷基磺酸鈉的 ΡΗ8. 0,0. OlM的磷酸緩沖液進(jìn)行分散，4°C保藏，待用。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二元金納米粒子Janus組裝體的制備方法，其特征在于二元金納米粒子Janus組裝體結(jié)構(gòu)的形成及表征取步驟(8)修飾好的不對稱修飾的金納米棒 10 μ L和步驟(3)的金納米粒子-DNAl復(fù)合體50 μ L，加入60 μ L含0. 01%的SDS、20mM的 KCl、pH7. 5的0. OlM的Tris-HCl雜交緩沖液，振搖反應(yīng)12h，得二元金納米粒子Janus組裝體，將組裝產(chǎn)品進(jìn)行電鏡和圓二色譜測CD值表征。
全文摘要
一種二元金納米粒子Janus組裝體的制備方法，屬于材料化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明包括金納米粒子合成，金納米棒合成，金納米粒子修飾DNA1，金納米棒修飾DNA2，磁性納米粒子修飾DNA3，金納米棒和磁性納米粒子組裝，金納米棒DNA的不對稱延長，金納米棒和磁性納米粒子解離，二元金納米粒子Janus組裝體結(jié)構(gòu)的形成及表征。由于二元金屬納米材料在自組裝材料中表現(xiàn)出來的不同于兩種單獨(dú)的金屬納米材料的令人著迷的性質(zhì)，本發(fā)明構(gòu)建了高產(chǎn)的二元金屬納米粒子的Janus組裝體并對其性質(zhì)進(jìn)行研究顯得尤為重要。
文檔編號C30B29/00GK102367589SQ201110272660
公開日2012年3月7日 申請日期2011年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月15日
發(fā)明者徐麗廣, 王利兵, 胥傳來 申請人:徐麗廣, 王利兵, 胥傳來