[发明专利]一种表面氢键密度连续变化的金纳米颗粒阵列

说明书

技术领域

本发明涉及一种金纳米颗粒阵列，尤其涉及一种表面氢键密度连续变化的金纳米颗粒阵列及其在研究纳米颗粒材料与细胞间相互作用中的应用；属纳米材料表面的功能化修饰技术领域。 

背景技术

随着纳米技术的迅速发展，纳米材料作为一种新兴材料在新能源、新材料、环境科学及生物医学等领域的应用不断取得突破性进展，尤其是在生物医学领域，如药物载体、癌症治疗、抗菌材料、组织工程、医学诊断和生物传感等方面具有广泛的应用前景。纳米材料的广泛使用，使其以各种不同的方式和途径进入了我们所处的环境，对环境和人类健康有可能带来潜在的不利影响。因此，详尽了解纳米材料与生物体(细胞、蛋白质等)之间的相互作用规律对理解和控制纳米材料的生物活性极为重要。纳米材料与生物分子的相互作用主要包括：氢键作用、静电作用、疏水作用、立体作用等。其中利用纳米材料与细胞间的氢键作用已被研究用于载运基因、增强细胞摄取和内吞体逃逸等。而纳米材料的表面氢键密度也与其组织扩散、生物分布、细胞摄取、细胞毒性以及蛋白结合能力等生物行为相关。 

为了研究纳米材料与细胞间的氢键作用，通常采用在纳米材料表面修饰带氢键的配位体分子。但这些带氢键的配位体分子可能同时提供除氢键作用以外的其他作用力，从而产生混合的相互作用力，影响了人们在理解纳米材料与细胞间相互作用时氢键所起的真实作用。例如，通常认为氢键给体比例对巨噬细胞摄取纳米颗粒的影响较大，而电荷密度对非巨噬细胞摄取纳米颗粒的影响较大。这些结果说明纳米材料的表面物理化学性质对其细胞摄取行为有很大的影响。 

申请人发现利用表面氢键密度连续变化的金纳米颗粒阵列可以系统研究纳米材料与细胞之间的氢键作用，而文献检索未见有类似的研究报道。 

发明内容

针对现有纳米材料表面化学修饰存在的不足，本发明的目的在于提供一种表面氢键密度连续变化的金纳米颗粒阵列及其在研究纳米颗粒材料与细胞间相互作用中的应用。 

本发明所述表面氢键密度连续变化的金纳米颗粒阵列，是通过调节非氢键基团配位体和氢键受体或供体基团配位体的相对比例，并使所述配位体分子与金纳米颗粒连接后制得，其特征在于：所述非氢键基团配位体选硫辛酰胺，以配位体3标示，所述氢键受体基团配位体选(N-3,6,9,12-四氧代十三烷基)-硫辛酰胺，以配位体1标示，所述氢键供体基团配位体选N-(D-葡糖胺基)-硫辛酰胺，以配位体2标示，所述配位体分子通过金硫键共价作用与金纳米颗粒连接，制得的金纳米颗粒阵列中金纳米颗粒的粒径为8.0±0.1纳米，由10种金纳米颗粒组成，分别以HA1、HA2、HA3、HA4、HA5、HD1、HD2、HD3、HD4、HD5表示，HA代表氢键受体阵列，HD代表氢键供体阵列；其中HA1、HA2、HA3、HA4或HA5表面连接有相对比例之和为100％的配位体1和配位体3，且 HA1至HA5表面的配位体1与配位体3的比例呈现连续变化，配位体1与配位体3的比例由20％与80％变化为100％与0％；其中HD1、HD2、HD3、HD4或HD5表面连接有相对比例之和为100％的配位体2和配位体3，且HD1至HD5表面的配位体2与配位体3的比例呈现连续变化，配位体2与配位体3的比例由20％与80％变化为100％与0％。 

本发明所述表面氢键密度连续变化的金纳米颗粒阵列示意图见图1，其表面配位体分子数见表1，每种金纳米颗粒的配位体分子比例见表3。 

表1：氢键密度连续变化的金纳米阵列表面配位体分子数 

注：HA为氢键受体系列，HD为氢键给体系列，命名标号数字越大表示氢键受体(供体)比例越高。 

上述表面氢键密度连续变化的金纳米颗粒阵列中所述配位体1-3的分子结构式如下： 

本发明所述表面氢键密度连续变化的金纳米颗粒阵列在研究纳米颗粒材料与细胞间相互作用中的应用。 

上述表面氢键密度连续变化的金纳米颗粒阵列，是选取了一个非氢键基团配位体和一个氢键受体/供体基团配位体，同时控制这两个配位体的其他性质，例如保持亲疏水性、电荷密度、π键性质和空间拓扑结构等相似，使这两个配位体分子的唯一差别仅在于氢键，来实现利用阵列表面氢键密度的连续变化研究纳米材料与细胞间相互作用时氢键作用力的影响。 

为了更好地理解本发明的实质和它的应用价值，下面用金纳米颗粒的制备实验和表征结果来说明本发明所述金纳米阵列表面氢键密度的连续变化以及它在研究纳米材料与细胞间相互作用时氢键作用力影响的应用。