包空心Au笼纳米摇铃、其制备方法及应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种摇铃式的纳米材料及其制备方法，具体涉及一种中空Si02包空心Au笼纳米摇铃的制备方法，属于无机材料领域。
技术背景
[0002]金纳米材料，由于其独特的化学和物理性质，在电子学、光学、催化和生物医学等领域具有广泛的应用前景。近些年，包括金纳米棒、金纳米壳和金纳米笼在内的多种金纳米结构在生物医学领域引起了广泛的关注(N.Li, P.X.Zhao, D.Astruc, Angew.Chem.1nt.Ed.2014，53，1756)。
[0003]这些金纳米结构表面具有强的电磁场，能够作为表面增强拉曼基底对吸附于表面的拉曼分子有拉曼增强的作用，可以作为拉曼探针用于生物检测和成像(M.Rycenga, Z.P.Wang, E.Gordon, C.M.Cobley, A.G.Schwartz, C.S.Lo，Y.N.Xia, Angew.Chem.1nt.Ed.2009，48, 9924)。此外，通过化学手段，可以将这些金纳米结构的吸收光谱从可见精确调控至近红外波段，并在近红外光照射下，有效将光能转化为热能，可作为光热疗剂应用于肿瘤治疗(s.Lai, S.E.Clare, N.J.Halas, Acc.Chem.Res.2008，41, 1842)。但是，由于大多数拉曼信号分子在水中溶解度很低，这必然导致修饰拉曼信号分子的金纳米颗粒在水中稳定性大大降低，同时，金纳米结构的载药性能较差，阻碍了其在医学诊疗等方面的应用。
[0004]目前，克服稳定性降低问题的方法是在修饰拉曼信号分子的金纳米结构外层包覆Si02层。但是实心Si02可能屏蔽拉曼信号，同时不能解决低载药的问题。因此，当前迫切需求制备能够集成拉曼增强、光热和高载药等多种功能，并在拉曼成像和肿瘤治疗上有潜在应用的稳定金纳米结构。
【发明内容】
[0005]鉴于现有技术中的不足，本发明的目的之一在于提供一种中空Si02包空心Au笼纳米摇铃，其具有良好的结构稳定性、生物相容性、高载药及光热性能等。
[0006]本发明的目的之二在于提供一种中空Si02包空心Au笼纳米摇铃的制备方法。
[0007]本发明的又一目的在于提供一种中空Si02包空心Au笼纳米摇铃作为拉曼光谱增强基质或药物载体的用途。
[0008]为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括:
一种中空Si02包空心Au笼纳米摇铃，包括:
具有中空内腔和多孔球壁的中空Si02微球；
以及，可移动的设置于所述中空Si02微球内腔中的空心Au笼。
[0009]进一步的，所述Au笼表面还修饰有拉曼信号分子。
[0010]进一步的，所述中空Si02微球表面还修饰有生物相容性分子，例如生物活性肽，但不限于此。
[0011]—种中空Si02包空心Au笼纳米摇铃的制备方法，包括如下步骤:
(1)提供空心Au笼，
(2)在所述Au笼表面包覆Si02壳层,形成Si02包空心Au笼核壳结构纳米粒子(亦可称为“Si02包空心Au笼核壳结构”)；
(3)对所述核壳结构纳米粒子进行表面选择性刻蚀，制得中空Si02包空心Au笼纳米摇
T7，
所述中空Si02包空心Au笼纳米摇铃包括中空Si02微球以及可移动的设置于所述中空球内腔中的Au笼。
[0012]作为较为优选的实施方案之一，步骤(1)可以包括:取Ag立方体作为牺牲模板与氯金酸反应，形成所述空心Au笼。
[0013]进一步的，步骤(1)可以包括:利用硫氢化钠介导的多元醇法合成所述Ag立方体。
[0014]进一步的，步骤(1)可以包括:将Ag立方体分散于含有稳定剂的水溶液中，加热到70-100°C，并缓慢加入氯金酸，制得所述空心Au笼。
[0015]优选的，步骤(1)可以包括:在获得的空心Au笼表面修饰拉曼信号分子。
[0016]优选的，所述中空Si02包空心Au笼纳米摇铃的制备方法还可以包括:在所获中空Si02包空心Au笼纳米摇铃的表面修饰生物相容性分子，例如生物活性肽等。
[0017]进一步的，所述拉曼信号分子至少可选自巯基嘌呤类化合物，巯基噻吩类化合物，2-巯基嘧啶，2-巯基噻唑，2-巯基苄醇，2-巯基丁酸，2-巯基吡嗪，2-巯基乙磺酸，3-巯基苯甲酸，巯基己醇类化合物，2-巯基-6-羟基嘌呤，2-巯基苯甲酸甲酯，2-巯基-3-氨基吡啶，4-氨基-3-巯基吡啶，3-氨基-4-巯基吡啶，4，4- 二巯基二苯硫醚，二氢硫辛酸，对巯基苯胺，4-氨基-3-巯基苯甲酸以及盐酸盐，2-巯基丙酸，4，5- 二氨基-6-巯基嘧啶，2-巯基苯甲酸，巯基乙酸钠，3-巯基-2- 丁醇，1，3-丙二硫醇，对巯基苯甲酸，L-半胱氨酸，巯基乙酸，D-半胱氨酸及盐酸盐，2，3-二巯基丁二酸，2-巯基乙醇，4-巯基-2-甲基苯酚，二巯基丙醇，半胱胺盐酸盐，双巯乙基硫醚和对甲硫基苯甲醛中的任意一种或两种以上的组合，且不限于此。
[0018]进一步的，所述生物活性肽包括且不限于含有巯基的穿膜肽。
[0019]与现有技术相比，本发明的有益效果包括:
(1)提供了一种中空Si02包空心Au笼纳米摇铃，其中，中空Si02壳层既可以保证金纳米笼的稳定性以及提高体系的载药性能，同时还利于拉曼信号传输和光热转换；
(2)进一步的，通过采用空心Au笼作为可移动的内核，并在空心Au笼上修饰拉曼信号分子，使其可以作为拉曼增强基底有效增强信号分子的拉曼信号，以用于高度精确的拉曼成像，并且通过采用表面修饰有生物相容性分子的中空Si02微球作为外壳，可进一步提升其生物相容性；
(3)该中空Si02包空心Au笼纳米摇铃在载药、光热疗和拉曼成像等医学领域具有巨大的应用前景，例如，该中空Si02包空心Au笼纳米摇铃的SERS信号重现率可达99.7%以上，而其所含的中空Si02微球可作为装载药物的容器，从而使该中空Si02包空心Au笼纳米摇铃可作为良好的拉曼增强基质、药物载体；
(4)该中空Si02包空心Au笼纳米摇铃制备工艺简单，可控性好，适于规模化实施，可放大倍数进行生产。
【附图说明】
[0020]图la-ld分别是本发明实施例1中所制得Ag立方体、空心Au笼、Si02包空心Au笼核壳结构和中空Si02包空心Au笼纳米摇铃的透射电子显微镜照片。
[0021]图2a_2d分别是本发明实施1中所制得Ag立方体、空心Au笼、Si02包空心Au笼核壳结构和中空Si02包空心Au笼纳米摇铃的粒径分布图。
[0022]图3是本发明实施例1中所制得Ag立方体(线条a)、空心Au笼(线条b)、5丨02包空心Au笼核壳结构(线条c)和中空Si02包空心Au笼纳米摇铃(线条d)的UV-Vis曲线图；
图4是本发明实施例1中所制得Ag立方体(线条a)、空心Au笼(线条b)、Si02包空心Au笼核壳结构(线条c)和中空Si02包空心Au笼纳米摇铃(线条d)的SERS图谱。
[0023]图5a_5b分别是本发明实施例1中所制得中空Si02包空心Au笼纳米摇铃修饰穿膜肽前后的zeta电位图谱。
[0024]图6a_6b分别是本发明实施例1中所制得中空Si02包空心Au笼纳米摇铃修饰穿膜肽前后进入细胞的明场照片。
[0025]图7是本发明实施例1中所制得浓度分别为0.12 mg/mL(线条a)、0.24 mg/mL(线条b)、0.60 mg/mL (线条c)和1.20 mg/mL (线条d)的中空Si02包空心Au笼纳米摇铃的SERS图谱。
[0026]图8是本发明实施例1中所制得不同浓度的中空Si02包空心Au笼纳米摇铃在拉曼位移为1141 cm1 SERS强度的线性拟合。
[0027]图9是本发明实施例1中所制得中空Si02包空心Au笼纳米摇铃在不同时间进入细胞情况的SERS成像。
[0028]图10是本发明实施例1中所制得中空Si02包空心Au笼纳米摇铃(线条a)和去离子水(线条b)的光热转