专利名称：一种具有手性信号的不对称金纳米粒子二聚体的制备方法
技术领域：
一种具有手性信号的不对称金纳米粒子二聚体的制备方法，属于材料化学技术领域。
背景技术：
纳米颗粒(nanoparticles，Nas) 一般是指尺寸至少有一维在1 一 100 nm间的粒子。纳米尺度是处在原子簇和宏观物体交界的过渡区域，处于这个区域的材料具有一些独特性质，如小尺寸效应、表面、界面效应和量子尺寸效应等。空气中纳米颗粒虽然浓度很低， 但具有很高的颗粒物数目。将宏观物体细分成纳米颗粒后，它的光学、热学、电学、磁学、力学以及化学性质和大体积固体相比将会显著不同。纳米材料的小尺寸、化学成分、表面结构、溶解性、外形和聚集情况决定着它们特殊的物理化学性质，这些性质使得纳米材料在将来有着广泛的用途。随着纳米科技的发展，纳米粒子组装体系的研究变得日益活跃。纳米粒子的二维和三维有序组装结构也因其重要的物理和化学性质近年来受到人们的广泛重视，它们在许多领域如传感器、催化剂、磁化材料、表面增强拉曼和光学材料等有着潜在的应用。金纳米粒子是最为经典的一种金属纳米粒子，由于具有优良的稳定性和独特的光学、电学性质，在催化、传感器和生物分析检测等方面表现出很多潜在的应用价值，受到了物理、化学及生命科学等相关领域的广泛关注。它的高催化活性能通过自组装形成纳米结构的特点，使其在高级材料的制造上具有很大的应用前景。众所周知，当一束平面偏振光通过具有手性的介质时，由于该介质对左、右旋圆偏振光的折射率不同，使得它们通过介质的速度也不同，因此叠加产生的平面偏振光的振动方向将会改变，偏振光的振动平面将发生偏转，称为旋光性。许多生物大分子，如蛋白质、核酸、多糖等都是手性分子，所谓手性，就是具有不能重叠的三维镜像对应异构体。一般说来， 凡具有手性的分子就具有旋光活性。所谓圆二色性是指当平面偏振光通过具有旋光活性的介质时，由于介质中同一种旋光活性分子存在手性不同的两种构型，因此它们对平面偏振光所分解成的右旋和左旋圆偏振光吸收不同，而吸收系数的差值即定义为圆二色性。圆二色光谱仪通过测量生物大分子的圆二色光谱从而得到生物大分子的二级结构，是简便和快捷的获得生物大分子结构的手段之一。可应用于蛋白质折叠、蛋白质构象研究，DNA/RNA反应，酶动力学，光学活性物质纯度测量，药物定量分析，生物化学与宏观大分子，金属络合物，聚合物化学等相关的科学研究。近年来，纳米粒子组装结构的手性研究成为人们关注的热点问题，通过对组装结构的手性分析，特别是对手性荧光纳米材料的研究，对构建新型手性纳米传感器有重要的意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有手性信号的不对称金纳米粒子二聚体，对构建新型手性纳米传感器有着重要的意义。本发明的技术方案一种具有手性信号的不对称金纳米粒子二聚体的制备方法， 包括金纳米粒子的合成、金纳米粒子用保护剂钾盐包裹，金纳米粒子修饰DNA以及不对称金纳米粒子二聚体的组装；具体步骤为
(1)20nm金纳米粒子合成
20nm金纳米粒子用柠檬酸三纳还原氯金酸法合成；
(2)IOnm金纳米粒子的合成
IOnm金纳米粒子用单宁酸和柠檬酸三钠还原氯金酸合成；
(3)金纳米粒子用保护剂钾盐包裹
步骤(1)合成的20nm金纳米粒子及步骤(2)合成的IOnm金纳米粒子分别用二水合双 (对-磺酰苯基)苯基膦化二钾盐溶液进行包裹使得在NaCl溶液中稳定存在；
(4)20nm金纳米粒子和DNA-1偶联
步骤(3)包裹的20nm的金纳米粒子和巯基修饰的DNA-I通过巯基-SH进行偶联形成 20nm金纳米粒子-DNA-I复合体；
(5)IOnm金纳米粒子和DNA-2偶联
步骤(3)包裹的IOnm的金纳米粒子和巯基修饰的DNA-2通过巯基-SH进行偶联形成 IOnm金纳米粒子-DNA-2复合体；
(6)不对称金纳米粒子二聚体的组装
将步骤(4)制备的20nm金纳米粒子-DNA-1复合体和步骤(5)制备的IOnm金纳米粒子-DNA-2复合体进行组装，形成不对称金纳米粒子二聚体，并对此结构进行表征。DNA-I 5' -tttgcctgga gatacatgca cattacggct ttccctatta gaaggtctca ggtgcgcgtt tcggtaagta gacgggacca gttcgcc一3’ ；
DNA-2 :5'-tttcgcgcac ctgagacctt ctaatagggt ttgcgacagt cgttcaacta gaatgccctt tgggctgttc cgggtgtggc tcgtcgg-3'o根据所述的具有手性信号的不对称金纳米粒子二聚体的制备方法，具体步骤为
(1)20nm金纳米粒子的合成
20nm金纳米粒子的合成洁净的三口烧瓶中加入97. 5mL超纯水，加入2. 5mL质量浓度 0. 4%氯金酸溶液，搅拌并加热至沸腾，7-8min后加入1. 6mL质量浓度1%柠檬酸三钠溶液， 溶液从无色变为红色后，停止加热，继续搅拌15min ；透射电镜显示20nm ；
(2)IOnm金纳米粒子的合成
IOnm金纳米粒子的合成洁净的三口烧瓶中加入79mL超纯水，ImL 1%氯金酸溶液作为 A液；取一洁净的小瓶子，加入4mL 1%柠檬酸三钠溶液，0. ImL 1%单宁酸溶液，0. ImL 25mM 碳酸钾溶液和15. SmL超纯水作为B液；A、B液均加热到60°C，然后在高速搅拌下把B液迅速加入A液中，最终反应液在60°C下继续搅拌30min形成深红色溶液，然后将溶液加热回流aiiin形成亮红色溶液，最后冷却到室温形成柠檬酸稳定的金纳米粒子，透射电镜显示 IOnm ；
(3)钾盐包裹的金纳米粒子的制备
步骤(1)制备的20nm金纳米粒子及步骤(2)制备的IOnm金纳米粒子各取5mL IOOnM, 分别各加入5 μ L 40mg/mL 二水合双(对-磺酰苯基)苯基膦化二钾盐溶液，室温震荡IOh ；前者用7000r/min及后者甲13000r/min，离心IOmin后去除上清液，加超纯水恢复到原体积；
(4)20nm金纳米粒子偶联DNA-1
步骤(3)制备的钾盐包裹的20nm金纳米粒子取50 μ L置于PCR管中，加入1 μ L 10 μ M 的DNA-1，混勻，向体系中加入5yL 5Xtris-硼酸缓冲液和1.25 μ L 2Μ NaCl溶液，25°C 静置反应池；7000r/min离心lOmin，去除上清液，沉淀加水稀释至原体积2倍；
(5)IOnm金纳米粒子偶联DNA-2
步骤(3)制备的钾盐包裹的IOnm金纳米粒子取50 μ L置于PCR管中，加入IyL 10 μ M 的DNA-2，混勻，向体系中加入5yL 5Xtris-硼酸缓冲液和1.25 μ L 2Μ NaCl溶液，25°C 静置反应池；13000r/min离心lOmin，去除上清液，沉淀加水稀释至原体积2倍；
(6)不对称金纳米粒子二聚体的组装
取40 μ L步骤(4)制备的20nm金纳米粒子-DNA-I复合体；取20 μ L步骤(5)制备的 IOnm金纳米粒子-DNA-2复合体；两者于PCR管中混合，90°C水浴5min，在水蒸气中缓慢降到室温，形成不对称金纳米粒子二聚体。本发明的有益效果通过合成具有手性信号的不对称金纳米粒子二聚体，对构建新型手性纳米传感器有着重要的意义。
图1典型的金纳米粒子二聚体组装图。图2纳米材料组装结构的圆二色谱图。
具体实施例方式实施例1
(1)20nm金纳米粒子的合成
20nm金纳米粒子的合成方案为洁净的三口烧瓶中加入97. 5mL超纯水，加入2. 5mL 0. 4%氯金酸溶液，搅拌并加热至沸腾，7-8min后加入1. 6mL 1%柠檬酸三钠溶液，溶液从无色变为红色后，停止加热，继续搅拌15min ；透射电镜显示20nm ；
(2)IOnm金纳米粒子的合成
IOnm金纳米粒子的合成方案为洁净的三口烧瓶中加入79mL超纯水，ImL 1%氯金酸溶液作为A液；取一洁净的小瓶子，加入4mL 1%柠檬酸三钠溶液，0. ImL 1%单宁酸溶液， 0. ImL 25mM碳酸钾溶液和15. SmL超纯水作为B液；A、B液均加热到60°C，然后在高速搅拌下把B液迅速加入A液中，最终反应液在60°C下继续搅拌30min形成深红色溶液，然后将溶液加热回流anin形成亮红色溶液，最后冷却到室温形成柠檬酸稳定的金纳米粒子，透射电镜显示IOnm ；
(3)钾盐包裹的金纳米粒子的制备
步骤(1)制备的20nm金纳米粒子及步骤(2)制备的IOnm金纳米粒子各取5mL IOOnM, 分别各加入5 μ L 40mg/mL 二水合双(对-磺酰苯基)苯基膦化二钾盐溶液，室温震荡IOh ； 各自用7000r/min及13000r/min，离心IOmin后去除上清液，加超纯水恢复到原体积；
(4)20nm金纳米粒子偶联DNA-1步骤(3)制备的20nm金纳米粒子取50 μ L置于PCR管中，加入IyL 10 μ M的DNA-I， 在20nm金纳米粒子的PCR管中加入DNA-I混勻后，向体系中加入5yL 5Xtris_硼酸缓冲液和1.25 μ L 2Μ NaCl溶液，25°C静置反应2h ；7000r/min离心IOmin,去除上清液，沉淀加水稀释至原体积2倍；
(5)IOnm金纳米粒子偶联DNA-2
步骤(3)制备的IOnm金纳米粒子取50 μ L置于PCR管中，加入IyL ΙΟμΜ的DNA-2， 在IOnm金纳米粒子的PCR管中加入DNA-2混勻后，向体系中加入5yL 5Xtris_硼酸缓冲液和1.25 μ L 2Μ NaCl溶液，25°C静置反应2h ； 13000r/min离心lOmin，去除上清液，沉淀加水稀释至原体积2倍；
(6)不对称金纳米粒子二聚体的组装
步骤(4)制备的20nm金纳米粒子-DNA-1复合物取40 μ L ；步骤(5)制备的IOnm金纳米粒子-DNA-2复合体取20 μ L，两者于PCR管中混合，90°C水浴5min，在水蒸气中缓慢降到室温，形成不对称金纳米粒子二聚体； 金纳米粒子二聚体结构的表征
将上述组装好的产品进行5000r/min离心6min，弃上清，沉淀重分散到120 μ L的水中，水洗一次。电镜表征7μ L的上述处理过的样品滴加到碳膜支持的铜网上，在红外灯下进行干燥。投射电镜采用JEOL JEM-2100型号的电镜，其加速电压为200 kV。圆二色谱表征取组装好的体系100 μ L于比色皿中，用水做空白对照。圆二色谱仪采用法国Bio-Logic M0S-450+SMF-300。DNA的编号、序列及长度如表1所示。表权利要求
1.一种具有手性信号的不对称金纳米粒子二聚体的制备方法，其特征在于金纳米粒子的合成、金纳米粒子用保护剂钾盐包裹，金纳米粒子修饰DNA以及不对称金纳米粒子二聚体的组装；具体步骤为(1)20nm金纳米粒子合成20nm金纳米粒子用柠檬酸三纳还原氯金酸法合成；(2)IOnm金纳米粒子的合成IOnm金纳米粒子用单宁酸和柠檬酸三钠还原氯金酸合成；(3)金纳米粒子用保护剂钾盐包裹步骤(1)合成的20nm金纳米粒子及步骤(2 )合成的IOnm金纳米粒子分别用二水合双 (对-磺酰苯基)苯基膦化二钾盐溶液进行包裹使得在NaCl溶液中稳定存在；(4)20nm金纳米粒子和DNA-1偶联步骤(3)包裹的20nm的金纳米粒子和巯基修饰的DNA-I通过巯基-SH进行偶联形成 20nm金纳米粒子-DNA-I复合体；(5)IOnm金纳米粒子和DNA-2偶联步骤(3)包裹的IOnm的金纳米粒子和巯基修饰的DNA-2通过巯基-SH进行偶联形成 IOnm金纳米粒子-DNA-2复合体；(6)不对称金纳米粒子二聚体的组装将步骤(4)制备的20nm金纳米粒子-DNA-1复合体和步骤(5)制备的IOnm金纳米粒子-DNA-2复合体进行组装，形成不对称金纳米粒子二聚体，并对此结构进行表征；DNA-1:5'-tttgcctgga gatacatgca cattacggct ttccctatta gaaggtctca ggtgcgcgtt tcggtaagta gacgggacca gttcgcc一3’ ；DNA-2 :5'-tttcgcgcac ctgagacctt ctaatagggt ttgcgacagt cgttcaacta gaatgccctt tgggctgttc cgggtgtggc tcgtcgg-3'o
2.根据权利要求1所述的具有手性信号的不对称金纳米粒子二聚体的制备方法，其特征在于(1)20nm金纳米粒子的合成20nm金纳米粒子的合成洁净的三口烧瓶中加入97. 5mL超纯水，加入2. 5mL质量浓度 0. 4%氯金酸溶液，搅拌并加热至沸腾，7-8min后加入1. 6mL质量浓度1%柠檬酸三钠溶液， 溶液从无色变为红色后，停止加热，继续搅拌15min ；透射电镜显示20nm ；(2)IOnm金纳米粒子的合成IOnm金纳米粒子的合成洁净的三口烧瓶中加入79mL超纯水，ImL 1%氯金酸溶液作为 A液；取一洁净的小瓶子，加入4mL 1%柠檬酸三钠溶液，0. ImL 1%单宁酸溶液，0. ImL 25mM 碳酸钾溶液和15. SmL超纯水作为B液；A、B液均加热到60°C，然后在高速搅拌下把B液迅速加入A液中，最终反应液在60°C下继续搅拌30min形成深红色溶液，然后将溶液加热回流aiiin形成亮红色溶液，最后冷却到室温形成柠檬酸稳定的金纳米粒子，透射电镜显示 IOnm ；(3)钾盐包裹的金纳米粒子的制备步骤(1)制备的20nm金纳米粒子及步骤(2)制备的IOnm金纳米粒子各取5mL IOOnM, 分别各加入5 μ L 40mg/mL 二水合双(对-磺酰苯基)苯基膦化二钾盐溶液，室温震荡IOh ；前者用7000r/min及后者用13000r/min，离心IOmin后去除上清液，加超纯水恢复到原体积；(4)20nm金纳米粒子偶联DNA-1步骤(3)制备的钾盐包裹的20nm金纳米粒子取50 μ L置于PCR管中，加入1 μ L 10 μ M 的DNA-1，混勻，向体系中加入5yL 5Xtris-硼酸缓冲液和1.25 μ L 2Μ NaCl溶液，25°C 静置反应池；7000r/min离心lOmin，去除上清液，沉淀加水稀释至原体积2倍；(5)IOnm金纳米粒子偶联DNA-2步骤(3)制备的钾盐包裹的IOnm金纳米粒子取50 μ L置于PCR管中，加入IyL 10 μ M 的DNA-2，混勻，向体系中加入5yL 5Xtris-硼酸缓冲液和1.25 μ L 2Μ NaCl溶液，25°C 静置反应池；13000r/min离心lOmin，去除上清液，沉淀加水稀释至原体积2倍；(6)不对称金纳米粒子二聚体的组装取40 μ L步骤(4)制备的20nm金纳米粒子-DNA-I复合体；取20 μ L步骤(5)制备的 IOnm金纳米粒子-DNA-2复合体；两者于PCR管中混合，90°C水浴5min，在水蒸气中缓慢降到室温，形成不对称金纳米粒子二聚体。
全文摘要
一种具有手性信号的不对称金纳米粒子二聚体的制备方法，属于材料化学技术领域。本发明包括金纳米粒子的合成、金纳米粒子用保护剂钾盐包裹、金纳米粒子修饰DNA、不对称金纳米粒子二聚体的组装、对组装结构进行表征及其光学特性的研究。通过合成具有手性信号的不对称金纳米粒子二聚体，对构建新型手性纳米传感器有着重要的意义。
文档编号B82Y40/00GK102442638SQ20111027266
公开日2012年5月9日 申请日期2011年9月15日 优先权日2011年9月15日
发明者严文静, 王利兵, 胥传来 申请人:严文静, 王利兵, 胥传来