荧光金纳米颗粒的制备方法和应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及金纳米颗粒的制备，特别涉及一种核壳型的水溶性荧光金纳米颗粒的 制备方法和应用。
【背景技术】
[0002] 重金属污染对生态环境的危害日益加剧，重金属中毒的现象屡见不鲜，各种重金 属正毒害着人类的身心，尤其是Hg、Pb、Cd和Cu的危害不容忽视，虽然环境中重金属离子的 浓度不大，但是一旦它们被释放到环境后，不易被去除，在环境中长期累积，直接或间接地 对人类的健康和各种生物的生存造成了威胁。因此研发出一种新型的、操作简便的、样品易 处理的方法成为分析化学领域的一个热点。此外，生命科学的迅速发展还要求人们从单细 胞和单分子水平上原位、活体、实时地了解物质之间的相互作用以及生命的过程。近年来新 兴的单分子光学成像技术以其高的灵敏度和分辨率正好适应这一发展的要求。理想的光学 探针应该具有信号强、稳定，不易发生光漂白、能够与宿主分子可控结合和化学惰性等特 点。纳米材料由于其独特的光学特性、良好的生物相容性、长期稳定性、容易修饰以及良好 的光学可调性等优点，在生物传感、细胞成像及癌症治疗等生物化学方面得到了广泛应用。 我们之前报道的工作中（Analytical Chemistry，2009，81 (4)，1676-1695;分析科学学报， 2013，29(5): 599-604.)以N-乙酰基-L-半胱氨酸、氯金酸为反应物，甲醇/冰醋酸为溶剂制 备金纳米颗粒时，需加入强还原剂硼氢化钠将氯金酸中的三价金还原为零价金，再生成金 纳米颗粒，反应需分步进行，且反应中用到的强还原剂硼氢化钠强烈刺激粘膜、上呼吸道、 眼睛及皮肤，吸入后可因喉和支气管的痉挛、炎症和水肿，化学性肺炎和肺水肿而致死，毒 性较大。而且制得的金纳米颗粒荧光量子产率和荧光寿命短，限制了其使用范围。
【发明内容】
[0003] 本发明要解决的技术问题是提供一种荧光金纳米颗粒的制备方法，该方法工艺简 单，避免使用毒性较大的还原剂硼氢化钠，所制得的金纳米颗粒荧光量子产率高、荧光寿命 长。
[0004] 为解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是：
[0005] -种荧光金纳米颗粒的制备方法，包括步骤：以体积份数计，将0.2-1. 0份 100mmol/L N-乙酰基-L-半胱氨酸水溶液、0.2-1.0份100mmol/L氯金酸水溶液和0.5-5.0份 体积比为6:1的甲醇/冰醋酸溶液混合，搅拌l-60min，然后向上述混合液中加入3.8-8.3体 积份的超纯水，搅拌并在加热温度为50-90Γ，回流2-48h，待冷却后取出，透析干燥后，得到 荧光金纳米颗粒。
[0006] 作为优选的方案，以体积份数计，将0.4-0.6份100mm〇l/L N-乙酰基-L-半胱氨酸 水溶液、〇. 4-0.6份100mmol/L氯金酸水溶液和1-3份体积比为6:1的甲醇/冰醋酸溶液混合， 搅拌15-40min，向上述混合液中加入6-8体积份的超纯水，搅拌并在加热温度为60-80°C，回 流12-36h。
[0007] 作为更优选的方案，本发明提供的方法是将〇.6mL 100mm〇l/L N-乙酰基-L-半胱 氨酸水溶液、〇. 4mL 100mmol/L氯金酸水溶液和2. OmL体积比为6:1的甲醇/冰醋酸溶液，搅 拌30min，然后向上述混合液中加入7. OmL的超纯水，搅拌并在加热温度为70°C，回流24h。
[0008] 本发明制得的荧光金纳米颗粒可以在汞离子的检测中应用，也可以在细胞成像中 应用。
[0009] 与现有技术相比，本发明采用天然的生物分子N-乙酰基-L-半胱氨酸为还原剂及 配体保护剂制备了一种具有良好生物相容性的核壳型水溶性荧光纳米颗粒。本发明避免了 毒性较大的还原剂硼氢化钠的使用，反应条件简单，所得的荧光金纳米颗粒具有较大的 Stocks位移，荧光发射峰在590nm左右，在紫外灯光下，以黑色背景观察时，呈现强烈的橙色 荧光，荧光量子产率可达14%，室温保存稳定性可达6个月以上。
[0010] 本发明制得的荧光金纳米颗粒探针对汞离子显示了高的灵敏性和选择性，可应用 于汞离子的检测，检测限为〇. 2nM。此外，该水相合成的金纳米颗粒具有良好的生物相容性， 高亮度及不闪烁的特征可作为较好的荧光探针用于单分子检测及生物成像领域。通过结合 激光共聚焦扫描显微技术，获取了该新型荧光纳米颗粒在活细胞内的荧光成像，发展了基 于纳米粒子探针的光学成像新方法以实现高灵敏、稳定、快速的生物成像。
【附图说明】
[0011] 图1是实施例6荧光金纳米颗粒的透射电子显微镜图。
[0012] 图2是实施例6荧光金纳米颗粒的紫外吸收光谱及荧光激发和发射光谱。
[0013] 图3是实施例6荧光金纳米颗粒的光稳定性图。
[0014] 图4是对比例荧光金纳米颗粒的紫外吸收光谱及荧光激发和发射光谱。
[0015] 图5是实施例6荧光金纳米颗粒对汞离子响应的工作曲线。
[0016] 图6是实施例6荧光金纳米颗粒同各种金属离子作用后的荧光柱状图。
[0017] 图7是实施例6荧光金纳米颗粒的细胞成像图。
【具体实施方式】
[0018] 实施例1
[0019] 将〇.2mL 100mmol/L N-乙酰基-L-半胱氨酸水溶液、l.OmL 100mmol/L氯金酸水溶 液和5. OmL体积比为6:1的甲醇/冰醋酸溶液，搅拌60min，然后向上述混合液中加入3.8mL的 超纯水，搅拌并在加热温度为90°C，回流48h，待冷却后取出，透析干燥后，得到荧光金纳米 颗粒。该金纳米颗粒的焚光发射峰在550nm左右，Stocks位移为150nm，在紫外灯光下，以黑 色背景观察时，呈现强烈的黄橙色荧光，量子产率为1.〇%，荧光寿命为〇.7ys。
[0020] 实施例2
[0021] 将0.4mL 100mmol/L N-乙酰基-L-半胱氨酸水溶液、l.OmL 100mmol/L氯金酸水溶 液和4. OmL体积比为6:1的甲醇/冰醋酸溶液，搅拌50min，然后向上述混合液中加入4.6mL的 超纯水，搅拌并在加热温度为80°C，回流36h，待冷却后取出，透析干燥后，得到荧光金纳米 颗粒。该金纳米颗粒的焚光发射峰在560nm左右，Stocks位移为170nm，在紫外灯光下，以黑 色背景观察时，呈现强烈的黄橙色荧光，量子产率为2.5%，荧光寿命为1.5ys。
[0022] 实施例3
[0023] 将0.4mL lOOmmol/L N-乙酰基-L-半胱氨酸水溶液、0.6mL lOOmmol/L氯金酸水溶 液和3. OmL体积比为6:1的甲醇/冰醋酸溶液，搅拌40min，，然后向上述混合液中加入6. OmL 的超纯水，继续搅拌并在加热温度为70°C，回流36h，待冷却后取出，透析干燥后，得到荧光 金纳米颗粒。该金纳米颗粒的焚光发射峰在590nm左右，Stocks位移为250nm，在紫外灯光 下，以黑色背景观察时，呈现强烈的橙色荧光，量子产率为6.0%，荧光寿命为6.3ys。
[0024] 实施例4
[0025] 将l.OmL 100mmol/L N-乙酰基-L-半胱氨酸水溶液、0.4mL 100mmol/L氯金酸水溶 液和1. OmL体积比为6:1的甲醇/冰醋酸溶液，搅拌15min，然后向上述混合液中加入7.6mL的 超纯水，搅拌并在加热温度为60°C，回流12h，待冷却后取出，透析干燥后，得到荧光金纳米 颗粒。该金纳米颗粒的焚光发射峰在600nm左右，Stocks位移为250nm，在紫外灯光下，以黑 色背景观察时，呈现强烈的橙红色荧光，量子产率为8.0%，荧光寿命为3.9ys。
[0026] 实施例5
[0027] 将l.OmL 100mmol/L N-乙酰基-L-半胱氨酸水溶液、0.2mL 100mmol/L氯金酸水溶 液和0.5mL体积比为6:1的甲醇/冰醋酸溶液，搅拌lmin，然后向上