[发明专利]一种氨基酸修饰的金纳米墨水及其制备方法和应用

说明书

本发明属于喷墨打印墨水技术领域，更具体地，涉及一种氨基酸修饰的金纳米墨水及其制备方法和应用。本发明制备方法包括以下步骤：(1)将氨基酸溶液与可溶性金盐溶液混合，获得纳米团簇；(2)将还原剂加入到纳米团簇中使金离子还原，得到氨基酸修饰的纳米金；(3)将氨基酸修饰的纳米金分离获得固体颗粒，将固体颗粒清洗，重新溶解后获得金纳米墨水。本发明制备的金纳米墨水，颗粒均匀，具有良好的分散性，一定温度退火处理后导电性良好，可用于喷墨打印制备微电极阵列。墨水制备方法简单，大规模制备可行性高。

技术领域

本发明属于喷墨打印墨水技术领域，更具体地，涉及一种氨基酸修饰的金纳米墨水及其制备方法和应用。

背景技术

由于生物医疗领域对于柔性电子器件的需求日益增加，其加工方式包括光刻，丝网印刷，喷墨打印等，其中喷墨打印由于无需模板，非接触，可在柔性基板上集成等优点，受到研究者们的青睐。喷墨打印又分为连续式和随机式，连续式喷墨印刷是以墨水泵对墨水加以适当压力，使墨水从喷孔中连续不断地喷出液流。其优点是可以形成高速的墨滴，适用于高速打印领域，但缺点是需要对墨水进行加压操作，部分墨滴被回收装置回收利用，但这不仅使得打印机结构变得复杂，也可能对墨水造成污染。随机式喷墨印刷也叫按需式喷印，按照不同的技术方案，又分为热泡式和压电式。热泡式喷墨利用喷嘴末端的薄膜电阻，瞬间加热至高温的方式，促使墨水沸腾形成气泡，随着压力上升的力量推动气泡来挤压墨水，使墨水经喷嘴喷至纸上预定的位置产生墨点。而电喷印是通过先设定打印路径，然后利用电场的作用将墨滴拉到下面基板，形成我们需要的图案，这种方式具有比较高的精度和分辨率，需要的墨水的量也比较少。但电喷印也有一些缺点，比如喷嘴容易堵塞，这就要求墨水流动性良好，颗粒较小，且分散性良好，不发生团聚。研究者们针对不同的应用场景制备了多种墨水，其中对于生物医疗领域，由于对墨水的各项要求比较高，例如无毒，生物相容性良好，导电性良好等，金纳米墨水引起了人们的兴趣。但金纳米颗粒由于表面能很大，非常容易发生团聚，在制备金纳米颗粒的同时需要对其进行表面修饰，同时由于墨水需要沉积到柔性基底上，其烧结温度不能太高。

喷墨打印机用金属墨水中的溶剂需要在较低的温度下蒸发，然后在较高的温度下除去保护层，最后金属颗粒出现再结晶，印刷结构的阻抗降低，形成导电通路。由于柔性电子器件的常用的基板例如聚对苯二甲酸乙二醇酯一般不能在高温下长期工作，所以我们对打印墨水退火处理的温度要控制在一定范围以内。电化学传感器由于具有诸多优点，例如低成本、易操作、可集成而广泛用于分析检测领域，近年来，由于使用场景的需要，人们对电化学传感器的微型化做出了许多努力。传感器的微型化必然意味着电极的微型化，喷墨打印就是其中一种能够制备微电极阵列的方法。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷，本发明提供了一种可用于喷墨打印的金纳米墨水的方法，另一方面通过此墨水利用喷墨打印技术制备一种微电极阵列，通过此墨水利用喷墨打印技术制备一种微电极阵列，微电极阵列结合其他材料作为电化学传感器用于生物分子检测的一种应用。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种氨基酸修饰的金纳米墨水的制备方法，包括以下步骤：

(1)将氨基酸溶液与可溶性金盐溶液混合，获得纳米团簇；

(2)将还原剂加入到纳米团簇中使金离子还原，得到氨基酸修饰的纳米金；

(3)将氨基酸修饰的纳米金分离获得固体颗粒，将固体颗粒清洗，重新溶解后获得金纳米墨水。

作为优选，所述氨基酸分子量为100-200。分子量为100-200的氨基酸为小分子氨基酸，且易溶于水。

作为优选，所述氨基酸为L-谷氨酸，精氨酸，色氨酸，L-半胱氨酸，赖氨酸中的一种或多种的混合，作为优选，所述氨基酸为L-半胱氨酸，所述L-半胱氨酸中的巯基能与金形成S-Au键。

作为优选，所述氨基酸与所述可溶性金盐的物质的量的比为(3-10):1，优选为8：1。