|
专利名称：水溶性纳米粒子的制备方法 技术领域： 本发明涉及一种制备水溶性纳米粒子的方法，所属技术领域为材料、生物、物理、化学等学科的交叉学科领域。 发明内容 本发明的目的是，提出一种新的制备水溶性的纳米颗粒方法，将制备出的水溶性纳米粒子作为探针进一步应用于化学、物理、生物、医学等领域，将使这些领域相关技术取得重大进展。 本发明所涉及的纳米粒子，指粒径在1～100纳米的微小粒子，可以是具有特殊荧光性质的半导体纳米量子点，磁性纳米粒子、金属纳米粒子等，进一步是指应用于化学、物理、生物、医学等领域的高灵敏度的纳米探针。纳米颗粒分散所用的溶剂，可以是正己烷、苯等一些非极性的有机溶剂，也可以是甲苯、氯仿、二甲亚砜、吡啶等一些弱极性的有机溶剂。 具体的技术方案如下一种制备水溶性纳米粒子的方法(1)将纳米粒子分散于有机溶剂中，按纳米粒子和包覆剂的质量比为1∶5～100的比例加入包覆剂，机械研磨使之充分混合，使包覆剂吸附在纳米粒子上。(2)待溶剂挥发后(可吹入Ar气加速其挥发)，加入水或缓冲溶液，溶解。(3)在不低于18000转/分高速下离心，将大分子包覆的纳米粒子与多余的大分子分离。(4)洗涤沉淀数次，重新溶解于水或缓冲溶液中。(5)在3000-5000转/分速度下离心，将水溶性纳米粒子与团聚的纳米粒子分离。 根据本发明的技术方案，所述的包覆剂为一些亲水性大分子，这些亲水性的大分子可以是蛋白质、抗体、抗原、淀粉、环糊精、亲和素、链酶亲和素、聚乙二醇、聚乙烯醇或杯芳烃等。 用蛋白质包覆的水溶性纳米粒子，有些对化学或生物物质具有识别作用(如酶、抗原、抗体等)，并能保持一定的功能活性；表面活性基团如-NH2、-SH、-COOH等，还可以用于偶连细胞、蛋白质、核酸等生物大分子及一些药物小分子、有机分子、无机分子等。 本发明所采用的方法简单、成本低，可操作性强，无须特殊的仪器和设备，所制备的水溶性纳米粒子应用广泛，有着广阔的发展前景。制备出的水溶性纳米粒子作为探针进一步应用于化学、物理、生物、医学等领域，将使这些领域相关技术(如编码研究、高通量分析、分离提纯等技术)取得重大进展。 图1为CdSe/ZnS量子点的TEM图象图2为BSA包覆前后量子点的发射光谱图3为BSA包覆量子点荧光显微图象图4为BSA及BSA包覆量子点的AFM图象(左为BSA，右为BSA包覆的量子点)图5为BSA包覆量子点与BSA的葡聚糖凝胶过滤分离结果(line-dot为BSA包覆量子点的出峰情况，line-square为BSA的出峰情况)图6为不同生理离子对BSA包覆量子点的荧光强度的影响1为control，2为Fe3+，3为Ca2+，4为K+，5为Na+，6为Mg2+，7为Mn2+，8为Zn2+，9为Cu2+，Cu2+的浓度为1×10-5M，其它离子的浓度为5×10-4M(注三价铁离子干扰可通过加入F+-消除)图7为不同浓度的铜离子对BSA包覆量子点的荧光强度的影响(从上至下依次为control，1×10-7M，2×10-7M，4×10-7M，8×10-7M，1.6×10-6M的Cu2+)图8为不同浓度铜离子+对BSA包覆量子点荧光的影响(单位为10-8M)图9为10-5M的Cu2+对BSA包覆量子点淬灭的动力学曲线图10是所制备的水溶性纳米Fe3O4的紫外-可见吸收光谱。 (2)牛血清白蛋白(BSA)包覆水溶性量子点的制备将分散于正己烷中的ZnS包覆CdSe核壳型量子点用甲醇沉淀，并用甲醇洗涤2-3次，去掉表面多余的有机分子，在Ar保护下将其干燥后，取约1mg重新分散于0.5mL的正己烷溶液中，然后将约50mg牛血清白蛋白(BSA)与量子点的正己烷溶液一起放入研钵，适度研磨使之混合均匀，待正己烷完全挥发后加入4mL的PBS(pH7.4)缓冲溶液，使之溶解，将溶液在18000转/分速度下离心后，弃去上清液，除去多余的BSA，再用少量PBS缓冲溶液洗涤沉淀，然后重新溶解于PBS缓冲溶液，在5000转/分速度下离心，除去团聚的量子点。上层即为BSA包覆的水溶性的CdSe/ZnS溶液。(3)包覆量子点的表征采用原子力显微镜(AFM)、荧光显微镜、荧光光谱等对制备的水溶性量子点进行了表征，结合葡聚糖凝胶过滤方法对包覆机理进行了探讨。结果表明，所制备的水溶性量子点稳定性好，三周内荧光强度下降不超过30％。从AFM图象、荧光显微图象、荧光发射光谱表征结果可知，包覆后的量子点粒径分布仍然很均匀。综合分析几个表征结果，我们认为一个量子点被2-4个BSA分子包覆。(4)水溶性量子点作为铜离子选择性探针所制备的水溶性量子点可选择性检测铜离子。铜离子的检测限达1×10-8M，比文献报道的类似检测方法的检测限低一个数量级。实施例2水溶性纳米Fe3O4的制备分散于正己烷中的纳米Fe3O4参照文献的方法合成[Sun S H.Zeng H.J.Am.Chem Soc.2002，1248204～8205]。将分散于分散于正己烷中的纳米Fe3O4用乙醇沉淀，并用乙醇洗涤2-3次，去掉表面多余的有机分子，取约2mg纳米Fe3O4重新分散于0.5mL的正己烷溶液中，然后将约50mg牛血清白蛋白(BSA)与的正己烷溶液一起放入研钵，适度研磨使之混合均匀，待正己烷完全挥发后加入4mL的PBS(pH7.4)缓冲溶液，使之溶解，将溶液18000转/分速度下离心，弃去上清液，除去多余的BSA，再用少量PBS缓冲溶液洗涤沉淀，然后重新溶解于PBS缓冲溶液，在5000转/分速度下离心，除去已团聚纳米Fe3O4。上层即为BSA包覆的水溶性的纳米Fe3O4溶液。图10是所制备的水溶性纳米Fe3O4的紫外-可见吸收光谱。 权利要求 1.一种制备水溶性纳米粒子的方法，其特征在于该方法包括如下步骤(1)将纳米粒子分散于有机溶剂中，按纳米粒子和包覆剂的质量比为1∶5～100的比例加入包覆剂，机械研磨使之充分混合，使包覆剂吸附在纳米粒子上；(2)待溶剂挥发后，加入水或缓冲溶液，溶解，(3)在不低于18000转/分高速下离心，将大分子包覆的纳米粒子与多余的大分子分离，(4)沉淀洗涤后，重新溶解于水或缓冲溶液中，(5)在3000-5000转/分速度下离心，将水溶性纳米粒子与团聚的纳米粒子分离，上清液即为水溶性纳米粒子。 2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的包覆剂为亲水性大分子，这些亲水性的大分子是蛋白质、抗体、抗原、淀粉、环糊精、亲和素、链酶亲和素、聚乙二醇、聚乙烯醇或杯芳烃中的一种。 3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的有机溶剂为非极性的有机溶剂或弱极性的有机溶剂。 4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于所述的非极性的有机溶剂为正己烷或苯。 5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于所述的弱极性的有机溶剂为甲苯、氯仿、二甲亚砜或吡啶。 全文摘要 本发明公开了一种制备水溶性纳米粒子的方法。它是将亲水性的大分子(如蛋白质、抗体、抗原、淀粉、环糊精、亲和素、链酶亲和素、聚乙二醇、聚乙烯醇、杯芳烃等)与非极性或弱极性有机溶剂中具有特殊荧光性能或磁性的纳米颗粒直接混合，采用机械研磨的方法使包覆剂吸附在被包覆的纳米粒子上，待有机试剂完全挥发后，加入水或缓冲溶液溶解，此时，包覆剂与纳米粒子将进一步发生作用，再经过两次离心分离，便可制成纯的水溶性的纳米颗粒。该方法快速简便，成本低，可操作性强，修饰后的粒子可作为探针应用于化学、物理、生物、医学等领域。 文档编号B01J13/00GK1431070SQ0311848 公开日2003年7月23日 申请日期2003年1月21日 优先权日2003年1月21日 发明者何治柯, 梁建功, 谢海燕, 庞代文 申请人:武汉大学 |
|
|
