金纳米簇组成物与其制备方法及含硫醇基物质的检测方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及金纳米簇组成物及其制造方法，更特别涉及以金纳米簇检测含硫醇基物质的方法。
【背景技术】
[0002]近年来的研究发现金纳米粒子的尺寸缩小至金纳米簇时已不再具有表面电浆共振性质，而是具有特殊的荧光性质。由于金纳米簇较半导体荧光量子点的毒性小，同时具高光稳定性且合成步骤简单等优点，因此具有发展成为新颖生物荧光标记及生物传感器的潜力。然而现有合成金纳米簇及表面修饰方法反应时间长且步骤繁琐。若是将生物分子固定于金纳米簇上，更需要繁复且耗时的实验步骤。
[0003]基于上述，业界需要合成简易的金纳米簇，同时无需透过化学反应修饰，就能实时检测含硫醇基物质的技术。
【发明内容】
[0004]本发明一实施例提供的金纳米簇组成物，包含还原剂以非饱和的型态担载(capping)于金纳米簇的表面，且金纳米簇组成物于600-650nm及800-850nm含有焚光放光峰。
[0005]本发明一实施例提供的金纳米簇组成物，包含还原剂以非饱和的型态担载(capping)于该金纳米簇的表面，且金纳米簇组成物于800-900nm具有单一焚光放光峰。
[0006]本发明一实施例提供的金纳米簇组成物的制备方法，包含:混合金离子溶液与还原剂溶液，以得第一混合溶液；加热该第一混合溶液，以得第二混合溶液，其中该第二混合溶液含金纳米簇，其中该还原剂以非饱和的型态担载(capping)于金纳米簇表面以得到金纳米簇组成物。
[0007]本发明一实施例提供的含硫醇基物质的检测方法，包括:提供上述金纳米簇组成物；提供待测物与金纳米簇组成物反应；以及分析反应结果，以确认待测物是否含硫醇基。
【附图说明】
[0008]图1为本发明一实施例中，金纳米簇组成物的制造流程示意图。
[0009]图2为本发明一实施例中，谷胱甘肽以未饱和型态担载于金纳米簇表面的示意图。
[0010]图3A-3B、4、5、与6为本发明实施例中，不同Au:GSH的摩尔比例制备的金纳米簇组成物的特定荧光波长。
[0011 ] 图7A-7E与图8A-8E为本发明实施例中，不同Au: GSH的摩尔比例制备的金纳米簇组成物对含硫醇基物质液体待测物的检测结果。
[0012]图9A-9D、10A-10D、与图1IA-1ID为本发明实施例中，不同Au: GSH的摩尔比例制备的金纳米簇组成物对含硫醇基物质液体待测物的检测结果。
[0013]图12为本发明一实施例中，金纳米簇组成物与水或GSH溶液混合后的检测结果比较图。
[0014]图13为本发明一实施例中，金纳米簇组成物对含硫醇基与不含硫醇基的液态待测物的检测结果比较图。
[0015]图14为本发明一实施例中，金纳米簇组成物对含硫醇基与不含硫醇基的气态待测物的检测结果比较图。
【具体实施方式】
[0016]请参照图1，其为本发明一实施例所述的金纳米簇组成物(AuNCs)的制备流程图。首先，步骤11混合金离子溶液与还原剂溶液，以得第一混合液。在本发明一实施例中，金离子溶液可为四氯金酸溶液、氯化金溶液、亚硫酸金溶液、或上述的组合。上述还原剂可为谷胱甘肽。当金离子与还原剂的摩尔比例介于1:0.9至1:1.4时，生成的金纳米簇组成物在600-650nm及800-850nm同时具有双荧光放光峰。当金离子与还原剂的摩尔比例介于1:0至1:0.6时，混合溶液无任何荧光放光峰。当金离子与还原剂摩尔比例介于1:1.5至1:2时，则会使金纳米簇组成物的荧光放光峰开始变形。随着还原剂的比例增加，金纳米簇组成物的荧光放光峰700nm的单一荧光放光峰强度会逐渐减弱。接着进行步骤12，加热第一混合液以得第二混合液。在本发明一实施例中，加热反应可为一般常用的加热方式如干浴加热槽或微波加热。在本发明一实施例中，微波加热的微波功率介于270W至450W之间，加热时间介于10分钟至60分钟之间。若微波加热的功率过低或加热时间过短，将无法使金离子充分反应形成金纳米簇组成物。若微波加热的功率过高和/或加热时间过长，则容易生成粒径较大的金纳米粒子。加热过程形成的第二混合液中含有金纳米簇组成物，且还原剂以非饱和的型态担载(capping)于金纳米簇的表面。所谓的非饱和型态是指还原剂未完全覆盖金纳米簇的表面，且金纳米簇表面仍保有空位。最后，可进行步骤13以离心第二混合液，并收集离心后的上层液以得金纳米簇组成物。在收集含金纳米簇组成物的上层液后，将上层液置于4°C冰箱中保存备用。在本发明某些实施例中，离心步骤的转速介于10000rpm-14000rpm之间。在本发明另一实施例中，离心步骤的条件(包括转速、时间和次数等)无需特别限制，只要可以达到分离前述金纳米簇组成物的目的即可。
[0017]在本发明另一实施例中，重复上述步骤11-13，差异在于金离子与还原剂的摩尔比例介于1:0.7至1:0.8之间，而其他加热步骤与离心步骤的过程参数与前述实施例类似。经上述步骤后，还原剂亦以非饱和的型态担载(capping)于金纳米簇的表面，且此金纳米簇组成物于800nm至900nm之间具有单一焚光放光峰。
[0018]荧光性金纳米簇组成物的特殊光学性质亦可作为讯号分子，视不同应用需求发展特殊修饰及嫁接技术，可作为检测、影像、及药物释放治疗等生物医学，亦可将其光谱发光特性作为新光电材料，应用环安、食品安全、及食品工业检测。
[0019]本发明一实施例提供含硫醇基物质的检测方法:提供上述金纳米簇组成物，提供待测物与金纳米簇组成物反应，以及分析反应结果，以确认待测物是否含硫醇基。在本发明一实施例中，待测物包括液体或气体。将上述金纳米簇组成物链接至荧光光谱分析系统，可实时测量金纳米簇组成物与待测物的反应结果在特定波长的光放射强度。举例来说，上述特定波长为600-650nm及800_850nm。当待测物含硫醇基时，特定波长于600_650nm的强度增加，且在800-850nm的强度减少。
[0020]为了让本发明的上述和其他目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举数实施例配合所附图示，作详细说明如下:
[0021]金纳米簇组成物的制备
[0022]实施例1
[0023]分别配制5mM的四氯金酸水溶液与5mM的谷胱甘肽(L-Glutath1ne，GSH)水溶液。取0.2mL四氯金酸水溶液及0.2mL谷胱甘肽水溶液(四氯金酸与谷胱甘肽的摩尔比例为1:1)于微量离心管中，并以试管震荡器充分搅拌5分钟以获得第一混合液，打开微量离心管并置于微波炉中，将微波功率设定在270W加热30分钟，再将功率调整至450W加热30分钟以获得第二混合液。将微量离心管冷却至室温，对微量离心管进行离心步骤(于12000rpm下离心10分钟)。离心后收集微量离心管的上层液以获得含金纳米簇组成物的液体。本发明的制备方法，可藉由调控四氯金酸水溶液和谷胱甘肽水溶液的含量比例，来调整所欲得到的荧光放光峰的范围。请参照图2，谷胱甘肽(21)以不饱和的型态担载于金纳米簇组成物(20)表面上。
[0024]实施例2
[0025]分别配制5mM的四氯金酸水溶液与5mM的谷胱甘肽(L-Glutath1ne，GSH)水溶液。取0.2mL四氯金酸水溶液及0.2mL谷胱甘肽水溶液(四氯金酸与谷胱甘肽的摩尔比例为1:1)于玻璃样品管中，并以试管震荡器充分搅拌10秒以获得第一混合液。打开玻璃样品管并置于干浴加热槽中，由室温升温至120°c加热10分钟，于120°C下再加热50分钟以获得第二混合液。将玻璃样品管冷却至室温，对玻璃样品管进行离心步骤(于12000rpm下离心10分钟)。离心后收集玻璃样品管的上层液以获得金纳米簇组成物。
[0026]实施例3
[0027]实验步骤与实施例1相同，但改变谷胱甘肽水溶液的浓度，使四氯金酸与谷胱甘肽的摩尔比例分别为1:1.1、1: 1.2、1: 1.3、1: 1.4、1: 1.5、1: 1.6，摩尔比例为1:1.1的金纳米簇组成物仍具有双放光峰的特性，Au:GSH = 1:1.2的金纳米团簇组成物的放光峰开始变形，如图3A-3B所示。
[0028]实施例4
[0029]实验步骤与实施例2相同，但改变谷胱甘肽水溶液的浓度，使四氯金酸与谷胱甘肽的摩尔比例分别为1:1.1、1: 1.2、1:1.3、1:1.4，生成的金纳米簇组成物仍具有双放光峰的特性，如图4所示。
[0030]实施例5
[0031]实验步骤与实施例1相同，但改变谷胱甘肽水溶液的浓度，使得到的四氯金酸与谷胱甘肽的摩尔比例为1:0.8，测量到的图谱如图3A所示。值得注意的是在该比例下，金纳米簇组成物在600-650nm及800_850nm并无双荧光放光峰的特性，取而代之的是在近红外光有大于波长800nm的单一荧光放光峰。
[0032]比较例I
[0033]实验步骤与实施例1相同，但改变谷胱甘肽水溶液的浓度，使得到的四氯金酸与谷胱甘肽的摩尔比例分别为1: 0、1: 0.1、1: 0.2、1: 0.4及1: 0.6，由该些条件制得的产物不具荧光性，图谱结果如图5所示。
[0034]比较例2
[0035]实验步骤与实施例1相同，但改变谷胱甘肽水溶液的浓度，使得到的四氯金酸与谷胱甘肽的摩尔比例分别为1:1.7、1:1.8、1:1.9及1:2，由该些条件制得的产物逐渐变成位于700nm的单一放光峰且随着GSH的比例增加放光强度逐渐减弱，图谱结果如图6所示。
[0036]谷胱甘肽非饱和的型态担载(capping)于金纳米簇表面的证明:
[0037]分别取15 μ L 比较例 I 的产物(Au:GSH = 1:0、1:0.1、1:0.2、1:0.4、1:0.6)，额外分别再加入15 μ L不同浓度谷胱甘肽溶液(0.05mM、0.lmM、0.25mM、0.5mM、0.75mM、ImM、
1.5mM、2mM、2.5mM、3mM、及4mM)于黑色微盘中混合均匀(I分钟)，将该黑色微盘置入荧光光谱分析系统，以激发波长365nm进行荧光光谱分析。由图7A-7E可知，比较例I的产物在添加谷胱甘肽溶后无明显荧光放光变化。
[0038]分别取15“1^实施例1仏11:65!1=1:1)与实施例3 (Au:GSH = 1: 1.1，1:1.2、1:1.3、1:1.4)的液体，额外分别再加入15 μ L不同浓度谷胱甘肽溶液(0.05mM、0.lmM、0.25mM、
0.5mM、0.75mM、lmM、l.5mM、2mM、2.5mM、3mM、及4mM)于黑色微盘中混合均匀(I分钟)，将该黑色微盘置入荧光光谱系统，以激发波长365nm进行荧光光谱分析。由图8A-8E可知，实施例I与实施例3的金纳米簇组成物在添加谷胱甘肽溶液后，在600-650nm波长荧光强度增加，800-850nm波长荧光强度减少。特别是AikGSH= 1:1、1: 1.1、及1:1.2时，消长变化最为明显。由结果推知为谷胱甘肽以非饱和的型态担载(capping)于金纳米簇表面，使合成出金纳米簇组成物仍有空位让后续再添加的谷胱甘肽可以再键结而造成荧光放光变化。
[0039]当Au:GSH的摩尔比例介于1:1.3?1:1.4时，额外加入15 μ L不同浓度谷胱甘肽溶液(0.05mM、0.