一种具有手性的空壳‑卫星状结构纳米光敏剂的制备方法与流程

本发明涉及一种具有手性的空壳-卫星状结构纳米光敏剂的制备方法，属于材料化学技术领域。

背景技术：

手性是自然界中一种既奇特又常见的现象，将其应用于材料领域制备手性纳米材料，尤其是手性金属纳米材料在当前引起了人们的广泛关注。由于手性金属纳米材料具有独特的尺寸效应和光学效应，使其本质上不同于分子尺寸的手性，可为不对称有机合成，生物应用等提供新的机遇，所以如何获得具有可见光可调节手性的纳米结构一直是科学家努力的方向。

光敏剂是在光化学反应中，把光能转移到一些对可见光不敏感的反应物上以提高或扩大其感光性能的物质。光敏剂须满足下述条件：(1)自己能首先被光照射激活；(2)在体系中有足够的浓度，且能吸收足够量的光子；(3)必须能把自己的能量传递给反应物。

通过纳米材料自组装来组装成空壳-卫星状纳米结构具有手性的组装体，来实现其高效的产生单线态氧的能力，用作光敏剂。

技术实现要素：

本发明的目的是通过D-半胱氨酸与空壳-卫星状纳米结构的结合，得到具有手性的空壳-卫星结构纳米光敏剂。

本发明的技术方案，一种具有手性的空壳-卫星状结构纳米光敏剂的制备方法，包括金银纳米粒子的合成，银核-金卫星状结构的组装，空壳-卫星状结构的制备及修饰D-半胱氨酸的空壳-卫星状结构的制备，修饰D-半胱氨酸的空壳-卫星状结构纳米光敏剂产生单线态氧能力的测定；

具体步骤如下：

（1）15nm金纳米粒子的合成：用柠檬酸钠还原合成法合成；在洁净的250mL的锥形瓶中加195mL超纯水，加5mL质量浓度0.4%的氯金酸溶液，搅拌并加热至沸腾，7-8min 后加4.8mL质量浓度1%的柠檬酸三钠溶液，至溶液从无色变为酒红色后，停止加热，继续搅拌，直至冷却至室温，即得到粒径为15nm的金纳米粒子；

（2）18-20nm银纳米粒子的合成：取20mL超纯水与5mL质量浓度为1%的聚乙烯吡咯烷酮混合于锥形瓶中，再加0.6mL 0.1mol/L的硼氢化钠水溶液和0.6mL的质量分数为1%的柠檬酸三钠，并进行冰浴保护；然后，将5mL质量浓度为1%的聚乙烯吡咯烷酮水溶液和5mL质量浓度为0.17% 的硝酸银水溶液同时以30mL/h 的速度用注射泵加入到上述溶液中，注意边搅拌边加入，待加入结束后，放置于80℃水浴2h即得到黄色溶液，即18-20nm的银纳米粒子；

（3）银核-金卫星结构的组装：

a、将步骤（1）制备所得的1mL的金纳米粒子溶液以10000rpm离心10min，除去上清，沉淀重悬于100μL pH=7.5、10mM的磷酸盐缓冲液中，得到金纳米粒子PB溶液，备用；

b、将步骤（2）制备所得1mL的银纳米粒子溶液以7500rpm离心15min，除去上清，沉淀重悬于200μL pH=7.5、10mM的Tris-HCl缓冲液中，得到银纳米粒子Tris-HCl溶液，备用；

c、取步骤a制备的金纳米粒子PB溶液100μL，向其中加入2μL、10μM的DNA1溶液混合均匀；取步骤b制备的200μL银纳米粒子Tris-HCl溶液，向其中加入2μL、100μM的DNA2溶液混合均匀，37℃摇晃反应12h，分别得到Au-DNA1复合体及Ag-DNA2复合体；

d、将步骤c所得Au-DNA1复合体以10000rpm离心10min，Ag-DNA2复合体以7500rpm离心15min，除去上清即多余的未偶联的DNA，然后将两者沉淀混合于100μL pH7.5 10mM的Tris-HCl中，摇晃使之充分杂交，反应12h，即得到银核-金卫星状结构组装体；

（4）空壳-卫星状结构的制备：在步骤（3）中制得的100μL银核-金卫星状结构组装体溶液中，加入1μL、10mM的HAuCl₄溶液，充分混合，使银与HAuCl₄发生Galvanic反应，充分震荡5s，使之成为空壳-卫星状结构纳米组装体；8000rpm离心15min，重悬于100μL pH=9 10mM的Tris-HCl溶液中，即得到空壳-卫星状结构纳米组装体；

（5）修饰有D-半胱氨酸的空壳-卫星状结构的制备：在100μL步骤（4）制备的重悬于pH为9的Tris-HCl溶液中的空壳-卫星状结构纳米组装体中，加入10μL 300μM的D-半胱氨酸，充分混合震荡15min，之后7500rpm离心15min，即得到手性可调节的空壳-卫星状结构纳米组装体；通过圆二色光谱仪可测得其CD值，并通过透射电镜表征其空壳-卫星状结构；

（6）修饰D-半胱氨酸的空壳-卫星状结构纳米光敏剂产生单线态氧能力的测定：将步骤（5）中得到的材料离心并重悬于同样体积的PBS溶液中，与单线态氧荧光探针混合，并置于532nm右圆偏振光下光照20min，之后用荧光光谱仪检测其在504nm激发下的发射波谱。

所述DNA序列为DNA1：5’-AAAAAGCAGT TGATCCTTTG GAT-3’； DNA2：5’-AAAAAATCCA AAGGATCAAC TGC-3’。

本发明的有益效果：本发明提供了具有手性的空壳-卫星状结构纳米光敏剂的制备方法，并证明了有在光照条件下该空壳-卫星状结构纳米光敏剂具有高效产生单线态氧的能力。

附图说明

图1是空壳-卫星状结构纳米光敏剂的透射电镜图。

图2是空壳-卫星状结构纳米光敏剂的圆二色光谱图。

图3是修饰D -半胱氨酸的空壳-卫星状结构纳米光敏剂的单线态氧荧光探针荧光光谱图。

具体实施方式

实施例1

所有的玻璃仪器都用王水浸泡过夜，双蒸水清洗，晾干备用。实验中使用的水均为18.2MΩ 的 Milli-Q 超纯水。

（1）金纳米粒子的合成：15nm金纳米粒子的合成：用柠檬酸钠还原合成法合成；在洁净的250mL的锥形瓶中加195mL超纯水，加5mL质量浓度0.4%的氯金酸溶液，搅拌并加热至沸腾，7-8min 后加4.8mL质量浓度1%的柠檬酸三钠溶液，至溶液从无色变为酒红色后，停止加热，继续搅拌，直至冷却至室温，即得到粒径为15nm的金纳米粒子；

（2）18-20nm银纳米粒子的合成：取20mL超纯水与5mL质量浓度为1%的聚乙烯吡咯烷酮混合于锥形瓶中，再加0.6mL 0.1mol/L的硼氢化钠水溶液和0.6mL的质量分数为1%的柠檬酸三钠，并进行冰浴保护。然后，将5mL质量浓度为1%的聚乙烯吡咯烷酮水溶液和5mL质量浓度为0.17% 的硝酸银水溶液同时以30mL/h 的速度用注射泵加入到上述溶液中，注意边搅拌边加入，待加入结束后，放置于80℃水浴2h即得到黄色溶液，即18nm-20nm的银纳米粒子；

（3）银核-金卫星结构的组装：

a、将步骤（1）制备所得的1mL的金纳米粒子溶液以10000rpm离心10min，除去上清，沉淀重悬于100μL pH=7.5、10mM的磷酸盐缓冲液中，得到金纳米粒子PB溶液，备用；

b、将步骤（2）制备所得1mL的银纳米粒子溶液以7500rpm离心15min，除去上清，沉淀重悬于200μL pH=7.5、10mM的Tris-HCl缓冲液中，得到银纳米粒子Tris-HCl溶液，备用；

c、取步骤a制备的金纳米粒子PB溶液100μL，向其中加入2μL、10μM的DNA1溶液混合均匀；取步骤b制备的200μL银纳米粒子Tris-HCl溶液，向其中加入2μL、100μM的DNA2溶液混合均匀，37℃摇晃反应12h，分别得到Au-DNA1复合体及Ag-DNA2复合体；

d、将步骤c所得Au-DNA1复合体以10000rpm离心10min，Ag-DNA2复合体以7500rpm离心15min，除去上清即多余的未偶联的DNA，然后将两者沉淀混合于100μL pH7.5 10mM的Tris-HCl中，摇晃使之充分杂交，反应12h，即得到银核-金卫星状组装体；

DNA1：5’-AAAAAGCAGT TGATCCTTTG GAT-3’

DNA2：5’-AAAAAATCCA AAGGATCAAC TGC-3’

（4）空壳-卫星状结构的制备：在步骤（3）中制得的100μL银核-金卫星状结构组装体溶液中，加入1μL、10mM的HAuCl₄溶液，充分混合，使银与HAuCl₄发生Galvanic反应，充分震荡5s，使之成为空壳-卫星状结构纳米组装体；8000rpm离心15min，重悬于100μL pH=9 10mM的Tris-HCl溶液中，即得到空壳-卫星状结构纳米组装体；

（5）修饰有D-半胱氨酸的空壳-卫星状结构的制备：在100μL步骤（4）制备的重悬于pH为9的Tris-HCl溶液中的空壳-卫星状结构纳米组装体中，加入10μL 300μM的D-半胱氨酸，充分混合震荡15min，之后7500rpm离心15min，即得到手性可调节的空壳-卫星状结构纳米组装体；通过圆二色光谱仪可测得其CD值，并通过透射电镜表征其空壳-卫星状结构；

（6）修饰有D-半胱氨酸的空壳-卫星状结构纳米光敏剂产生单线态氧的能力：将步骤（5）中得到的材料D-半胱氨酸修饰的空壳-卫星状结构于8000rpm离心10min，并重悬于同样体积的PBS溶液中，向其中加入5μM单线态氧荧光探针，并置于532nm右圆偏振光下光照20min，之后用荧光光谱仪检测其在504nm激发下的发射波谱。用D-半胱氨酸修饰的空壳-卫星状结构的单线态氧荧光探针荧光光谱图如图3所示。