[发明专利]甲硫氨酸保护的金纳米团簇荧光材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及甲硫氨酸保护的金纳米团簇荧光材料的制备方法，属于纳米技术领域。

背景技术

金纳米团簇（gold nanoclusters, Au NCs）是一种新型的荧光纳米材料，由几个到几百个原子组成，尺寸接近于电子的费米波长（约0.7 nm）。由于量子尺寸效应，金纳米团簇显示出独特的光学特性。荧光金纳米团簇具有尺寸小、水溶性好、光物理性质好、比表面积大、表面易于修饰以及荧光性质随尺寸可调等优点，是近年来的研究热点，其已被广泛应用于催化、传感检测、纳米标记、医学成像和光电子学等领域。

金纳米团簇荧光材料的合成路线主要分为“自下而上”（bottom-up）和“自上而下”（top-down）两种类型。对于“自下而上”的合成方法，金离子（Au³⁺或Au⁺）被还原为金原子，而后累积形成一定的团簇。与此相反，对于“自上而下”的合成方法，金纳米团簇是通过使用适当的稳定剂去蚀刻较大的金纳米粒子表面的原子而产生。近几年来，很多生物分子，例如蛋白质、多肽、DNA、RNA和氨基酸，由于其含有丰富的官能团及特定的空间结构，已被成功应用于金纳米团簇的制备。与其他金纳米团簇荧光材料相比，以生物分子为模板所制得的金纳米团簇显示出更低的毒性和更好的生物相容性。

本发明在无添加任何其他还原剂的条件下，以甲硫氨酸为生物模板原位合成金纳米团簇荧光材料。甲硫氨酸作为稳定剂和还原剂控制金纳米团簇的形成。

发明内容

本发明的目的是提供一种在无添加任何其他还原剂的条件下，以甲硫氨酸为生物模板原位合成甲硫氨酸保护的金纳米团簇荧光材料的方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：本发明所述的甲硫氨酸保护的金纳米团簇荧光材料的制备方法，其特征是它由以下两个步骤组成：（1）在氯金酸溶液中加入浓度为0.02~0.16 mol/L的甲硫氨酸溶液和浓度为0.2~0.9 mol/L的氢氧化钠溶液，混匀后水浴反应0.01~8 h，所得的水溶液加入硫酸溶液，室温离心，弃去上清液，用硫酸溶液清洗沉淀;（2）加入浓度为0.07~4.2wt%氨水溶液溶解步骤（1）所得的沉淀，混匀后在温度为20~100 ℃的水浴下反应0~50 min，得到金纳米团簇荧光材料水溶液，金纳米团簇荧光材料水溶液冷冻干燥后可得到金纳米团簇荧光材料粉末。

具体地说，4毫升浓度为0.1 mol/L的甲硫氨酸溶液和0.6毫升浓度为0.5 mol/L的氢氧化钠溶液加入到0.4毫升浓度为0.2 g/L的氯金酸溶液中，混匀，置于37 ℃水浴恒温反应6 h，反应结束后，向混合液中加入0.5毫升浓度为1 mol/L的硫酸溶液，混匀，6000转/分钟离心2 min，弃去上清液，加入5毫升0.1 mol/L的硫酸溶液清洗沉淀物三次，（2）加入1.4wt%的氨水溶液溶解第一步清洗干净后的沉淀物，混合均匀后置于70 ℃水浴恒温反应30 min，所得到的金纳米团簇溶液可见光下为浅黄色，紫外灯照射下产生强烈的黄色荧光，紫外可见光谱在330 nm波长处有一较弱的吸收峰，最大激发波长和发射波长分别为420 nm和530 nm。

所述的步骤（1）中氯金酸溶液、甲硫氨酸溶液、氢氧化钠溶液的体积比为2：20：3。

所述步骤（1）所用的氯金酸溶液的浓度为0.2 g/L，甲硫氨酸溶液和氢氧化钠溶液的浓度分别为0.1 mol/L和0.5 mol/L，反应时间为6 h。

所述步骤（1）氯金酸溶液、甲硫氨酸溶液、氢氧化钠溶液三者混匀后37 ℃水浴反应6 h，所得的水溶液加入0.5毫升浓度为1 mol/L的硫酸溶液，室温条件下6000转/分钟离心2 min，弃去上清液，用5毫升浓度为0.1 mol/L的硫酸溶液清洗沉淀三次。

所述步骤（2）所用的氨水溶液的体积为5毫升，氨水溶液的浓度为1.4%，温度为70 ℃，反应时间为30 min。

本发明所制得的金纳米团簇材料由13个金原子组成。

本发明所制得的金纳米团簇材料水溶液为浅黄色，紫外可见光谱在330 nm处有一弱的吸收峰；在紫外灯照射下产生强烈的黄色荧光，最大激发波长和发射波长分别为420 nm和530 nm，量子产率为2.8%。

本发明所制得的金纳米团簇材料的荧光寿命为181 ns占44.06%和1651 ns占55.94%。

本发明所制得的金纳米团簇材料水溶液在4 ℃暗处下放置2个月无沉降物出现，荧光强度及最大发射峰位置稳定，重复制备重现性好。