一种兼具荧光信号和类过氧化物酶活性的新型多功能纳米复合材料的制备方法

1.本发明属于纳米材料技术领域，涉及一种兼具荧光信号和类过氧化物酶活性的新型多功能纳米复合材料铈聚集的金纳米簇的制备方法。


背景技术：

2.金纳米团簇(au ncs)是由数个至数百个金原子组成的纳米团簇，由中心的金核和外部配体组成。au ncs比传统金纳米颗粒尺寸更小，一般小于3nm，呈现出离散的电子结构和类似分子的性质，可在光作用下发生电子能级跃迁，因此au ncs可表现出荧光性质。研究人员通过调整au ncs的表面配体，尝试对其荧光性质进行调控以增强au ncs的荧光信号。以谷胱甘肽作为au ncs的配体使其呈现出聚集诱导发光(aie)的特性，避免了传统的聚集猝灭问题，荧光信号也显著增强。此外，科学家们还发现au ncs也表现出纳米酶的特性，例如，鱼精蛋白保护的金纳米团簇具有类过氧化物酶活性。但是，与天然酶和已报道的纳米酶相比，这些au ncs的催化活性相对较低，其潜在应用受到限制。
3.因此，研究一种新型纳米复合材料铈聚集的金纳米簇(ce-au ncs)，兼具优异的荧光信号和类过氧化物酶活性是非常重要的。


技术实现要素：

4.针对现有技术存在的问题，本发明旨在解决所述问题之一，提供一种兼具荧光信号和类过氧化物酶活性的新型多功能纳米复合材料铈聚集的金纳米簇。
5.本发明通过耦合荧光信号和类过氧化物酶活性，构筑一种兼具荧光和类过氧化物酶活性的新型多功能纳米复合材料；具体是利用铈诱导具有aie性质的6-氮杂-2-硫代胸腺嘧啶保护的金纳米簇(au ncs)聚集，增强荧光信号，并通过铈的掺杂增强纳米复合材料ce-au ncs的类过氧化物酶活性，制备一种兼具优秀的荧光信号和良好的类过氧化物酶活性新型纳米复合材料。
6.一种兼具荧光信号和类过氧化物酶活性的新型多功能纳米复合材料铈聚集的金纳米簇的制备方法，包括如下步骤：
7.(1)选择合成具有aie性质au ncs；
8.将6-氮杂-2-硫代胸腺嘧啶(att)和naoh溶于超纯水中，得到的溶液记为溶液a；四氯金酸(haucl4·
3h2o)溶于超纯水中，得到的溶液记为溶液b；然后，将溶液a、溶液b两种溶液混合，室温下避光持续搅拌，溶液颜色从黑红色变为橙红色，最后变成黄色的混合溶液；然后将混合溶液转移到透析袋中，避光环境中透析，每间隔一段时间换一次水，以去除未反应的小分子杂质；最后，将透析后的溶液冷冻干燥得到黄色粉末，即为au ncs；
9.(2)将步骤(1)合成的au ncs溶于超纯水后，置于油浴锅中，并加入硝酸铈六水合物(ce(no3)3·
6h2o)进行搅拌反应，反应后的混合溶液冷却至室温，将混合溶液离心，收集沉淀物，并用超纯水离心洗涤数次，洗涤后沉淀物冷冻干燥成粉末，即得到纳米复合材料，
记为ce-au ncs。
10.优选的，步骤(1)中，所述att、naoh、超纯水的用量关系为0.344g：0.240g：15ml；所述haucl4·
3h2o与超纯水的用量关系为0.300g：15ml。
11.优选的，步骤(1)中，所述溶液a与溶液b混合时的体积比为1：1。
12.优选的，步骤(1)中，所述透析袋的规格为50kda，透析时间为24h，每间隔一段时间为6h。
13.优选的，步骤(2)中，所述au ncs、超纯水和硝酸铈六水合物的用量关系为10～20mg：20～30ml：15～25mg；更进一步，所述au ncs与ce(no3)3·
6h2o的质量比为5:7。
14.优选的，步骤(2)中，搅拌反应的温度为90℃，反应时间为15～20min。
15.本发明的有益效果：
16.(1)本发明制备了一种新型多功能纳米复合材料ce-au ncs，同时具荧光信号和类过氧化物酶活性；
17.(2)本发明采用简单混合ce(no3)3·
6h2o和au ncs的方式制备复合材料，混合反应的温度为90℃，制备条件温和，且时间较短；
18.(3)本发明基于制备的ce-au ncs取得了优秀的荧光信号和良好的类酶催化活性的结果，由于本发明选择具有aie性质au ncs，很明显可以看出，ce-au ncs的荧光信号是au ncs的5.7倍，类酶催化活性的吸光度是au ncs的2.2倍。
附图说明
19.图1是本发明新型多功能纳米复合材料(ce-au ncs)的制备过程示意图。
20.图2中a图是au ncs的透射电子显微镜图；b和c图是ce-au ncs的透射电子显微镜图，图d是ce-au ncs的高倍透射电子显微镜图和图e是ce-au ncs的元素分布图。
21.图3中a图是不同溶液的荧光光谱图；b图是不同溶液的紫外-可见吸收光谱图；a、b图中的a为ce(no3)3·
6h2o、b为au ncs，c为ce-au ncs。
具体实施方式
22.下面结合附图对本发明的实施例作详细说明：实施例在本发明的技术方案为前提下进行，给出了详细实施步骤和具体操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
23.实施例1：
24.合成方法如图1所示，具体操作如下：
25.(1)合成au ncs；
26.取0.344g att和0.240g naoh溶于15ml超纯水中，得的溶液a；再将0.300ghaucl4·
3h2o溶于15ml超纯水中，得到溶液b。然后，将两种溶液按照体积比为1:1混合，室温下避光持续搅拌1h，溶液颜色从黑红色变为橙红色，最后变成黄色混合溶液，将得到的混合溶液转移到50kda透析袋中，避光环境中透析24h，每6h换一次水，以去除未反应的小分子杂质。最后，将透析后的溶液冷冻干燥成黄色粉末，并存储于4℃的冰箱中备用；
27.(2)制备ce-au ncs；
28.取15mg au ncs溶于30ml超纯水后转移到100ml圆底烧瓶中，将圆底烧瓶置于90℃的油浴锅中；然后，将21mg 30μl ce(no3)3·
6h2o加入圆底烧瓶中，搅拌反应15min，反应后
冷却至室温，随后，将混合溶液在10000rpm下离心15min，收集沉淀物，并用超纯水离心洗涤三次，洗涤后沉淀物冷冻干燥成粉末，即得到纳米复合材料ce-au ncs。
29.ce-au ncs的表征：
30.图2中a为au ncs的透射电子显微镜图，从图中可以看出au ncs分散性良好。当与ce(no3)3·
6h2o反应后，制备的ce-au ncs复合材料呈网状结构，且存在明显聚集的现象，形成一个由大量au ncs组成的聚合体(如图b和c)。另外，ce-au ncs的高倍透射电子显微镜图显示其晶格间距为0.236nm(图d)，与金的(111)面匹配。
31.图2中e图是ce-au ncs的元素分布图谱，可以看到ce和au元素共存且相互掺杂，说明ce元素的引入导致au ncs聚集。通过icp-ms测量单纯au ncs中au的含量为43.19wt.％，ce-au ncs中au和ce的含量分别为51.70和8.16wt.％。
32.ce-au ncs的荧光信号和类酶催化活性
33.如图3中a所示，单纯ce(no3)3·
6h2o(线a)没有荧光信号，au ncs(线b)的荧光发射峰位于542nm处。相比之下，ce-au ncs(线c)的荧光峰红移至545nm，这可能是ce-au ncs复合材料中的au ncs发生聚集所导致。在相同的质量浓度下，ce-au ncs的荧光强度增强为au ncs的5.7倍，可能归因于au ncs展现出的aie特性：当ce诱导au ncs聚集时，au ncs之间的au(i)
···
au(i)亲金相互作用随聚集程度的增加而增加。同时，ce诱导au ncs配体的刚性增强，限制其分子内振动和旋转，辐射跃迁增加，最终导致ce-au ncs产生强荧光信号。
34.利用紫外-可见吸收光谱来验证ce-au ncs的类过氧化物酶活性，如图3中(b)所示，在h2o2存在下，ce(no3)3·
6h2o(线a)可以催化少量的无色的3,3',5,5'-四甲基联苯胺(tmb)生成蓝色的氧化态tmb(ox-tmb)，650nm处的吸收峰较弱。单纯au ncs(线b)具有较高的类过氧化物酶活性，形成复合材料后，ce-au ncs(线c)的类过氧化物酶活性明显增强，ce-au ncs在650nm处吸光度是au ncs的2.2倍。
35.综上可知，本发明通过耦合荧光信号和类过氧化物酶活性，制备一种兼具优秀的荧光信号和良好的类过氧化物酶活性新型纳米复合材料。
36.说明：以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案；因此，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但是本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换；而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围内。