利用磷脂控制金纳米颗粒尺寸的方法.pdf

本发明提供了一种纳米技术领域的利用磷脂控制金纳米颗粒尺寸的方法。将金氯酸用硼氢化钠还原成直径为1.5纳米的金纳米颗粒，同时用柠檬酸盐加以稳定，将其作为种子液。然后，将金氯酸和磷脂混合后配制成增长液。改变种子液和增长液的配比，将两者进行混合，可得到各种尺寸的金纳米颗粒，其最大直径可达到30纳米。本发明制备的尺寸简单可控的金纳米颗粒，可用于制备生物传感、分子检测以及生物催化等器件。

1.  一种利用磷脂控制金纳米颗粒尺寸的方法，其特征在于具体步骤如下：
步骤a：在圆底烧瓶中加入金氯酸、柠檬酸盐和去离子水，充分搅拌，配制成溶液，同时逐滴加入在冰浴中新配制的溶有硼氢化钠的水溶液，随着硼氢化钠的加入，溶液变成桃红色，直径为1.5纳米的金颗粒生成，溶液中的柠檬酸盐作为金纳米颗粒的稳定剂，将制备出来的种子液稳定；
步骤b：在圆底烧瓶中加入金氯酸和去离子水，充分搅拌，配制成溶液，然后往烧瓶中加入磷脂，将混合溶液加热，使其呈现明亮的紫色，再冷却至室温作为贮备用的增长液；
步骤c：准备三个圆底烧瓶，并标记为A、B、C，在A瓶中，将增长液和新制备的溶有维生素C的溶液混合，充分搅拌，同时加入种子液，当溶液变成紫红色后继续搅拌，此时制备的球状金纳米颗粒的直径为10纳米；
步骤d：在B瓶中，将增长液和新制备的溶有维生素C的溶液混合，充分搅拌，同时加入种子液，当溶液变成深红紫色后继续搅拌，此时制备的球状金纳米颗粒的直径为17纳米；
步骤e：在C瓶中，将增长液和新制备的溶有维生素C的溶液混合，充分搅拌，同时加入步骤d所得溶液，当溶液变成深紫色后继续搅拌，此时制备的球状金纳米颗粒的直径为30纳米。

2.  根据权利要求1所述的利用磷脂控制金纳米颗粒尺寸的方法，其特征是，步骤a中，具体参数为：100毫升的圆底烧瓶中，加入1-100毫克的金氯酸、1-100毫克的柠檬酸盐和1-50毫升的去离子水，充分搅拌，配制成10^-510^-1摩尔/升的溶液，同时逐滴加入在冰浴中新配制的溶有1-100毫克硼氢化钠的水溶液0.1-1毫升，制备出来的种子液稳定1-100小时。

3.  根据权利要求1所述的利用磷脂控制金纳米颗粒尺寸的方法，其特征是，步骤b中，具体参数为：100毫升的圆底烧瓶中，金氯酸的加入量为1-100毫克，去离子水加入量为1-50毫升，配制成溶液的浓度为10^-5-10^-1摩尔/升，磷脂的加入量为1-100毫克。

4.  根据权利要求1所述的利用磷脂控制金纳米颗粒尺寸的方法，其特征是，步骤c中，具体参数为：圆底烧瓶A、B、C容积均为25毫升，在A瓶中，将1-10毫升的增长液和0.01-1毫升新制备的溶有0.1-10毫克维生素C的浓度为0.01-1摩尔/升的溶液混合，种子液加入量为1-10毫升，溶液变成紫红色后继续搅拌1-100分钟。

5.  根据权利要求1所述的利用磷脂控制金纳米颗粒尺寸的方法，其特征是，步骤d中，具体参数为：在B瓶中，将1-100毫升的增长液和0.01-1毫升新制备的溶有0.1-10毫克维生素C的浓度为0.01-1摩尔/升的溶液混合，种子液加入量为1-10毫升，溶液变成深红紫色后继续搅拌1-100分钟。

6.  根据权利要求1所述的利用磷脂控制金纳米颗粒尺寸的方法，其特征是，步骤e中，具体参数为：在C瓶中，将1-10毫升的增长液和0.01-1毫升新制备的溶有0.1-10毫克维生素C的浓度为0.01-1摩尔/升的溶液混合，步骤d所得溶液加入量为1-10毫升，溶液变成深紫色后继续搅拌1-100分钟。

利用磷脂控制金纳米颗粒尺寸的方法
技术领域
本发明涉及一种纳米技术领域的方法，具体地说，涉及的是一种利用磷脂控制金纳米颗粒尺寸的方法。
背景技术
在过去的十几年里，大量研究工作深入探讨了金纳米颗粒的形成及其形态结构。金纳米颗粒的制备具有尺寸可控性，这一性质在未来的生物医学和分子生物学有着潜在的应用前景。人们已经能够通过改变实验条件和反应系统来控制金纳米结构的形成和形貌。金纳米结构的形成及纳米颗粒的尺寸和形状是由很多因素所决定，其中稳定剂的选择具有重要作用。例如，金纳米颗粒能够在水相系统中形成直径为5纳米的小尺寸结构，在阳离子表面活性剂的帮助下会逐步生成直径为40纳米的大尺寸结构。另一方面，当金纳米颗粒与阴离子表面活性剂十二烷基磺酸钠相混合，就会形成大小不同的金纳米颗粒，这些纳米颗粒能够转变成不同形状的纳米晶体。
优化反应条件可以控制金纳米结构的形成，而选择合适的稳定剂则可以控制金纳米颗粒的尺寸。与已被系统研究的各类化学型稳定剂相比较，利用生物型稳定剂来控制金纳米颗粒的研究尚处于起步阶段。
经对现有技术的文献检索发现，Nikhil R.Jana等在《Langmuir》(《兰格缪尔》)2001年第17期第6782至6786页上发表了“Seeding growth for sizecontrol of 5-40 nm diameter gold nanoparticles”(直径为5至40纳米的金纳米颗粒尺寸控制的种子增长法)，该文提出种子增长的方法，具体方法为用硼氢化钠还原金氯酸制备得到纳米金种子液，用金氯酸和阳离子表面活性剂混合得到增长液，然后按照不同的配比混合纳米金种子液与增长液，同时加入维生素C溶液即得大小尺寸从5至40纳米的金纳米颗粒。其不足在于控制金纳米颗粒增长的是化学型稳定剂，尚不具备生物活性，无法实现尺寸可控型的金纳米颗粒的生物相容性。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种利用磷脂控制金纳米颗粒尺寸的方法，使其利用磷脂这一生物型表面活性剂来控制金纳米颗粒的尺寸，满足不同应用领域的需要。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明以金氯酸、硼氢化钠、磷脂为原料，利用磷脂作为生物表面活性剂这一特性，通过改变种子液和增长液之间的配比，制备出磷脂辅助下的尺寸可控型金纳米颗粒。具体步骤如下：
步骤a：在100毫升的圆底烧瓶中加入1-100毫克的金氯酸、1-100毫克的柠檬酸盐和1-50毫升的去离子水，充分搅拌，配制成10^-5-10^-1摩尔/升的溶液，同时逐滴加入在冰浴中新配制的溶有1-100毫克硼氢化钠的水溶液0.1-1毫升，随着硼氢化钠的加入，溶液变成桃红色，标志着直径为1.5纳米的金颗粒的生成，溶液中的柠檬酸盐作为金纳米颗粒的稳定剂，可将制备出来的种子液稳定1-100小时。
步骤b：在100毫升的圆底烧瓶中加入1-100毫克的金氯酸和1-50毫升的去离子水，充分搅拌，配制成10^-5-10^-1摩尔/升的溶液，然后往烧瓶中加入1-100毫克的磷脂，将混合溶液加热，使溶液呈现明亮的紫色，然后冷却至室温，作为贮备用的增长液。
步骤c：准备三个25毫升的圆底烧瓶，并标记为A、B、C。在A瓶中，将1-10毫升的增长液和0.01-1毫升新制备的溶有0.1-10毫克维生素C的浓度为0.01-1摩尔/升的溶液混合，充分搅拌，同时加入1-10毫升的种子液，当溶液变成紫红色后继续搅拌1-100分钟，此时制备的球状金纳米颗粒的直径为10纳米。
步骤d：在B瓶中，将1-100毫升的增长液和0.01-1毫升新制备的溶有0.1-10毫克维生素C的浓度为0.01-1摩尔/升的溶液混合，充分搅拌，同时加入1-10毫升的种子液，当溶液变成深红紫色后继续搅拌1-100分钟，此时制备的球状金纳米颗粒的直径为17纳米。
步骤e：在C瓶中，将1-10毫升的增长液和0.01-1毫升新制备的溶有0.1-10毫克维生素C的浓度为0.01-1摩尔/升的溶液混合，充分搅拌，同时加入1-10毫升的步骤d所得溶液，当溶液变成深紫色后继续搅拌1-100分钟，此时制备的球状金纳米颗粒的直径为30纳米。
利用磷脂控制尺寸的金纳米颗粒的形貌可由透射电子显微镜进行分析，而粒径分析、紫外可见光谱等可作为辅助分析手段。
根据本发明可以利用具有生物活性的磷脂来控制金纳米颗粒的尺寸，合成方法简便、工艺简单、可控性好，为实现生物分子对纳米颗粒尺寸的控制搭建了一个良好的实验平台。研究发现，尺寸可控型金纳米颗粒的合成有几个重要因素，其中包括种子液和增长液的不同配比以及它们的组成成分。通过考察不同尺寸金纳米颗粒在生长过程中所发生的形貌和光谱变化，可以发现随着增长液对种子液配比的增加，金纳米颗粒的大小由1.5纳米增长到30纳米，同时它们对应的形貌也从规整圆球变成了非规整圆球。
附图说明
图1a：磷脂辅助下的尺寸可控型金纳米颗粒的透射电子显微镜图(1.5nm)。
图1b：磷脂辅助下的尺寸可控型金纳米颗粒的透射电子显微镜图(10nm)。
图1c：磷脂辅助下的尺寸可控型金纳米颗粒的透射电子显微镜图(17nm)。
图1d：磷脂辅助下的尺寸可控型金纳米颗粒的透射电子显微镜图(30nm)。
图2a：磷脂辅助下的尺寸可控型金纳米颗粒的粒径分析图(1.5nm)。
图2b：磷脂辅助下的尺寸可控型金纳米颗粒的粒径分析图(10nm)。
图2c：磷脂辅助下的尺寸可控型金纳米颗粒的粒径分析图(17nm)。
图2d：磷脂辅助下的尺寸可控型金纳米颗粒的粒径分析图(30nm)。
图3：磷脂辅助下的尺寸可控型金纳米颗粒的紫外可见光谱图。
具体实施方式
下面的实施例是对本发明的进一步说明，而不是限制本发明的范围。
实施例1
以金氯酸为最初原料，经过硼氢化钠的还原生成小尺寸的金纳米颗粒，配制成种子液，再与混有金氯酸和磷脂的增长液按照不同的配比混合反应，制备磷脂辅助下的尺寸可控型金纳米颗粒。
步骤a：在100毫升的圆底烧瓶中加入2毫克的金氯酸、1.5毫克的柠檬酸盐和20毫升的去离子水，充分搅拌，配制成2.5×10^-4摩尔/升的溶液，同时逐滴加入在冰浴中新配制的溶有2.3毫克硼氢化钠的水溶液0.6毫升，随着硼氢化钠的加入，溶液变成桃红色，标志着直径为1.5纳米的金颗粒的生成，溶液中的柠檬酸盐作为金纳米颗粒的稳定剂，可将制备出来的种子液稳定2至5小时。
步骤b：在100毫升的圆底烧瓶中加入5毫克的金氯酸和50毫升的去离子水，充分搅拌，配制成2.5×10^-4摩尔/升的溶液，然后往烧瓶中加入46毫克的磷脂，将混合溶液加热，使溶液呈明亮的紫色，然后冷却至室温作为贮备用的增长液。
步骤c：准备三个25毫升的圆底烧瓶，并标记为A、B、C。在A瓶中，将7.5毫升的增长液和0.05毫升新制备的溶有1毫克维生素C的浓度为0.1摩尔/升的溶液混合，充分搅拌，同时加入2.5毫升的种子液，当溶液变成紫红色后继续搅拌10分钟，此时制备的球状金纳米颗粒的直径为10纳米。
步骤d：在B瓶中，将9毫升的增长液和0.05毫升新制备的溶有1毫克维生素C的浓度为0.1摩尔/升的溶液混合，充分搅拌，同时加入1毫升的种子液，当溶液变成深红紫色后继续搅拌10分钟，此时制备的球状金纳米颗粒的直径为17纳米。
步骤e：在C瓶中，将9毫升的增长液和0.05毫升新制备的溶有1毫克维生素C的浓度为0.1摩尔/升的溶液混合，充分搅拌，同时加入1毫升的步骤d所得溶液，当溶液变成深紫色后继续搅拌10分钟，此时制备的球状金纳米颗粒的直径为30纳米。
实施例2
以金氯酸为最初原料，经过硼氢化钠的还原生成小尺寸的金纳米颗粒，配制成种子液，再与混有金氯酸和磷脂的增长液按照不同的配比混合反应，制备磷脂辅助下的尺寸可控型金纳米颗粒。
步骤a：在100毫升的圆底烧瓶中加入1毫克的金氯酸、1毫克的柠檬酸盐和10毫升的去离子水，充分搅拌，配制成2.5×10^-4摩尔/升的溶液，同时逐滴加入在冰浴中新配制的溶有1毫克硼氢化钠的水溶液0.1毫升，随着硼氢化钠的加入，溶液变成桃红色，标志着直径为1.5纳米的金颗粒的生成，溶液中的柠檬酸盐作为金纳米颗粒的稳定剂，可将制备出来的种子液稳定2至5小时。
步骤b：在100毫升的圆底烧瓶中加入1毫克的金氯酸和50毫升的去离子水，充分搅拌，配制成5×10^-5摩尔/升的溶液，然后往烧瓶中加入1毫克的磷脂，将混合溶液加热，使溶液呈明亮的紫色，然后冷却至室温作为贮备用的增长液。
步骤c：准备三个25毫升的圆底烧瓶，并标记为A、B、C。在A瓶中，将1.5毫升的增长液和0.01毫升新制备的溶有1毫克维生素C的浓度为0.5摩尔/升的溶液混合，充分搅拌，同时加入0.5毫升的种子液，当溶液变成紫红色后继续搅拌10分钟，此时制备的球状金纳米颗粒的直径为10纳米。
步骤d：在B瓶中，将1.8毫升的增长液和0.01毫升新制备的溶有1毫克维生素C的浓度为0.5摩尔/升的溶液混合，充分搅拌，同时加入0.2毫升的种子液，当溶液变成深红紫色后继续搅拌10分钟，此时制备的球状金纳米颗粒的直径为17纳米。
步骤e：在C瓶中，将1.8毫升的增长液和0.01毫升新制备的溶有1毫克维生素C的浓度为0.5摩尔/升的溶液混合，充分搅拌，同时加入0.02毫升的步骤d所得溶液，当溶液变成深紫色后继续搅拌10分钟，此时制备的球状金纳米颗粒的直径为30纳米。
实施例3
以金氯酸为最初原料，经过硼氢化钠的还原生成小尺寸的金纳米颗粒，配制成种子液，再与混有金氯酸和磷脂的增长液按照不同的配比混合反应，制备磷脂辅助下的尺寸可控型金纳米颗粒。
步骤a：在100毫升的圆底烧瓶中加入100毫克的金氯酸、100毫克的柠檬酸盐和20毫升的去离子水，充分搅拌，配制成0.0125摩尔/升的溶液，同时逐滴加入在冰浴中新配制的溶有100毫克硼氢化钠的水溶液1毫升，随着硼氢化钠的加入，溶液变成桃红色，标志着直径为1.5纳米的金颗粒的生成，溶液中的柠檬酸盐作为金纳米颗粒的稳定剂，可将制备出来的种子液稳定2至5小时。
步骤b：在100毫升的圆底烧瓶中加入100毫克的金氯酸和50毫升的去离子水，充分搅拌，配制成5×10^-3摩尔/升的溶液，然后往烧瓶中加入100毫克的磷脂，将混合溶液加热，使溶液呈明亮的紫色，然后冷却至室温作为贮备用的增长液。
步骤c：准备三个25毫升的圆底烧瓶，并标记为A、B、C。在A瓶中，将3.75毫升的增长液和0.025毫升新制备的溶有1毫克维生素C的浓度为0.05摩尔/升的溶液混合，充分搅拌，同时加入1.25毫升的种子液，当溶液变成紫红色后继续搅拌10分钟，此时制备的球状金纳米颗粒的直径为10纳米。
步骤d：在B瓶中，将90毫升的增长液和0.5毫升新制备的溶有1毫克维生素C的浓度为0.01摩尔/升的溶液混合，充分搅拌，同时加入10毫升的种子液，当溶液变成深红紫色后继续搅拌10分钟，此时制备的球状金纳米颗粒的直径为17纳米。
步骤e：在C瓶中，将4.5毫升的增长液和0.025毫升新制备的溶有1毫克维生素C的浓度为0.2摩尔/升的溶液混合，充分搅拌，同时加入2毫升的步骤d所得溶液，当溶液变成深紫色后继续搅拌10分钟，此时制备的球状金纳米颗粒的直径为30纳米。
结果证明见附图。图1a-d给出了制备出来的具有不同尺寸的金纳米颗粒图，从图中可以看出它们的平均直径大约由1.5纳米增长至10纳米，再至17纳米，最后至30纳米。同时图2a-d的粒径分析也给予了相应的证明。图3给出了磷脂辅助下的尺寸可控型金纳米颗粒的紫外可见光谱图，随着尺寸的增长，金纳米颗粒在512纳米附近的吸收峰变得越来越宽和钝化，同时吸收峰从512纳米红移到550纳米。