专利名称：一种表面电荷密度连续变化的金纳米颗粒阵列的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种金纳米颗粒阵列，尤其涉及一种表面电荷密度连续变化的金纳米颗粒阵列；属纳米材料表面的功能化修饰技术领域。
背景技术：
纳米材料具有穿过细胞膜等生物屏障的能力，大量研究报道了它在靶向载运药物、生物显影、疾病诊断及基因治疗等多个生物医学方面的用途。同时，纳米材料的潜在生物毒性也引起了广泛的关注。因此，详尽了解纳米材料与细胞之间的相互作用成为迫切需要。这些相互作用包括静电作用、疏水作用、氢键作用、立体作用等。其中纳米材料与细胞间的静电作用已被研究用于载运基因、增强细胞摄取和内吞体逃逸等。纳米材料的表面电荷也与它的很多生物行为相关，例如，组织扩散、生物分布、细胞摄取、细胞毒性及蛋白结合等。为了研究纳米材料与细胞间的静电作用，通常采用在纳米材料表面修饰带电荷的配体分子。但是，这些带电荷的配体分子可能提供除了静电作用以外的其他作用力，从而产生混合的作用，影响了我们对纳米材料与细胞间的静电作用的研究。例如，通常认为带负电的纳米材料不能进入细胞，因为这种纳米材料与细胞膜之间存在静电排斥，然而，一些带负电的纳米材料，如碳纳米管、聚苯乙烯纳米颗粒，有研究报道可以被细胞摄取，原因在于虽然有静电排斥，但它们可以通过疏水作用进入细胞。申请人发现通过制备一个表面电荷密度连续变化的金纳米颗粒阵列可以进行系统的研究纳米材料与细胞之间的静电作用，而且这个阵列与细胞间存在很小的或相似的其它作用力，并且经检索类似的研究还未见报道。
发明内容
针对现有纳米材料表面修饰存在的问题，本发明的目的在于提供一种表面电荷密度连续变化的金纳米颗粒阵列。本发明所述的表面电荷密度连续变化的金纳米颗粒阵列，是通过调节一个带电荷基团配体和一个中性配体的比例，以及使用带有多个电荷基团的肽作为配体分子，对金纳米颗粒的表面进行化学修饰后得到，其特征在于所述金纳米颗粒阵列由17种纳米颗粒组成，其中的纳米颗粒为5±0. I纳米的圆形金纳米颗粒，分别以GNPOl GNP17表示；所述金纳米颗粒阵列的表面电荷密度从高密度正电荷到高密度负电荷的连续变化，其中电荷密度从正电荷到负电荷依次为+2. 87，+1. 85，+1. O, +1. O, +0. 52，+0. 29，+0. 23，+0. 15，0，-O. 13 ，_0· 20，_0· 53，_0· 73，-I. O，-I. O，_3· 61，_4· 18。上述的表面电荷密度连续变化的金纳米颗粒阵列中所述配体为单配体或双配体，单配体分子有9种，分别是肽calrrrrr-nh2⑴，肽calrrr-nh2⑵，硫辛酰胺丙胺 (3，化学结构见图I)，肽CALR-NH2 (4)，硫辛酰胺(5，化学结构见图I)，肽CALEEEE (6)，肽 CALEE (7)，硫辛酸(8，化学结构见图I)和肽CALE-NH2 (9);双配体分子是硫辛酸/硫辛酰胺和硫辛酰胺丙胺/硫辛酰胺，比例范围为硫辛酸/硫辛酰胺从100%到0%，硫辛酰胺丙胺/硫辛酰胺从100%到0% ;所述配体分子通过金硫键与金纳米颗粒连接,每个金纳米颗粒连接的配体分子的数目为144 360。具体的，上述每种纳米颗粒的配体分子数见表1，每种纳米颗粒的配体分子比例见表3。所述的金纳米颗粒阵列示意图及表面配体分子结构见图I和图2。表I :金纳米颗粒表面配体分子数目和表面电荷密度
配体分子数目表面电荷密度GNPOl146+2.87GNP02157+1.85GNP03254+1.0GNP04144+1.0GNP0582(3), 75(5)+0.52GNP0642(3), 102(5)+0.29GNP0731(3),101(5)+0.23GNP0821(3), 116(5)+0.15GNP09232OGNPlO201(5), 31(8)-0.13GNPll185(5), 47(8)-0.20GNP12108(5), 124(8)-0.53GNP1362(5), 170(8)-0.73GNP14287-1.0GNP15299-1.0GNP16360-3.61GNP17250-4.18为了更好地理解本发明的实质和它的利用价值，下面我们用金纳米颗粒的制备实验及其表征结果来说明该纳米颗粒阵列表面电荷的连续变化以及它在研究纳米材料与细胞间静电作用的应用。I.金纳米颗粒阵列的制备 将单配体分子或者不同比例的双配体分子溶于DMF中(肽溶于水中)，然后将氯金酸加到此溶液中并在室温下搅拌30分钟。硼氢化钠的水溶液滴加入其中。在室温下继续搅拌4小时。用盐酸中和掉没反应完的硼氢化钠。所得的金纳米颗粒溶液用透析或者超滤洗涤的方法进行纯化。2.金纳米颗粒阵列的形貌分析选择几种纳米颗粒作为代表进行透视电子显微镜的观察。在透视电子显微镜下观察到的金纳米颗粒形貌如图3所示，金纳米颗粒呈近似圆形，平均粒径在5纳米左右。3.金纳米颗粒的元素分析取测定量的金纳米颗粒，干燥后，对其进行元素分析，元素分析结果见表2。
表2金纳米颗粒中的碳氢氮含量
权利要求
1.一种表面电荷密度连续变化的金纳米颗粒阵列，是通过调节一个带电荷基团配体和一个中性配体的比例，以及使用带有多个电荷基团的肽作为配体分子，对金纳米颗粒的表面进行化学修饰后得到，其特征在于所述金纳米颗粒阵列由17种纳米颗粒组成，其中的纳米颗粒为5±0. I纳米的圆形金纳米颗粒,分别以GNPOl GNP17表示；所述金纳米颗粒阵列的表面电荷密度从高密度正电荷到高密度负电荷的连续变化，其中电荷密度从正电荷到负电荷依次为+2· 87，+1. 85，+1. 0,+1. O, +0. 52，+0. 29，+0. 23，+0. 15，0，-O. 13，-O. 20，-O.53，-O. 73，-I. O, -I. O, -3. 61，-4. 18。
2.如权利要求I所述的表面电荷密度连续变化的金纳米颗粒阵列，其特征在于所述配体为单配体或双配体，单配体分子有9种，分别是肽calrrrrr-nh2(i)，肽 CALRRR-Nh2⑵，硫辛酰胺丙胺(3，化学结构见图I)，肽CALR-NH2 (4)，硫辛酰胺(5，化学结构见图I)，肽CALEEEE (6)，肽CALEE (7)，硫辛酸(8，化学结构见图I)和肽CALE-NH2 (9);双配体分子是硫辛酸/硫辛酰胺和硫辛酰胺丙胺/硫辛酰胺，比例范围为硫辛酸/硫辛酰胺从 100%到O %，硫辛酰胺丙胺/硫辛酰胺从100%到0% ;所述配体分子通过金硫键与金纳米颗粒连接，每个金纳米颗粒连接的配体分子的数目为144 360。
全文摘要
本发明公开了一种表面电荷密度连续变化的金纳米颗粒阵列，所述阵列由17种纳米颗粒组成；是通过调节一个带电荷基团配体和一个中性配体的比例，以及使用带有多个电荷基团的肽作为配体分子，对金纳米颗粒的表面进行化学修饰后得到。本发明阵列不仅可以用来研究纳米颗粒与细胞之间的作用机制，还可以指导作为靶向载运药物、生物显影、疾病诊断及基因治疗等应用于生物医学领域的载体的设计。
文档编号B22F1/02GK102581298SQ20121003848
公开日2012年7月18日 申请日期2012年2月20日 优先权日2012年2月20日
发明者张斌, 苏高星, 闫兵 申请人:山东大学