一種金銀核殼粒子‑金納米棒自組裝結構的製備方法及應用與流程
2023-06-01 23:53:32 1
本發明涉及一種金銀核殼粒子-金納米棒自組裝結構的製備方法及應用，屬於分析化學領域。
背景技術：
自納米材料誕生以來，由於其優異的量子尺寸效應、表面效應、量子隧道效應，吸引了眾多科學家及研究工作者們的廣泛關注，對科學和社會各個領域具有深刻的影響。基於組裝基元的協同效應，納米材料的組裝體不僅具有納米顆粒的特性，同時還會產生新的耦合效應，表現出獨特的光學、電學和磁學等性質，並成為分析化學、光學器件、催化、化工、環境及醫學等諸多領域的理想材料。多巴胺（DA）是一種重要的神經傳遞素，其含量的改變可導致老年性痴呆症和精神分裂症等，因此其測定方法的研究對疾病機理研究和臨床應用具有重要的實際意義。目前多巴胺的檢測方法，包括HPLC法、紫外-可見分光光度法、電化學、毛細管電泳法、化學發光法等。儘管這些定量檢測方法具有一定的靈敏度和特異性，但都是單模態響應信號，無法確保精準分析。
本發明基於金銀核殼粒子-金納米棒自組裝結構，實現了SERS和螢光信號的雙模態的多巴胺的超靈敏定量檢測。
技術實現要素：
本發明的目的是提供一種金銀核殼粒子-金納米棒自組裝結構的製備方法及應用，目前尚沒有製備金銀核殼粒子-金納米棒自組裝結構的報導。本發明的自組裝結構，與現有其他結構不同的是，在金納米棒的端面修飾上染料功能化的核酸適配體，和核酸修飾的金銀核殼粒子進行自組裝，同時引入拉曼信標，最終形成兼具表面增強拉曼散射和螢光信號的金銀核殼粒子-金納米棒二聚體。
本發明的目的還在於同時提供一種雙模態檢測多巴胺的方法，也就是說隨著金納米棒與金銀核殼粒子的間距的變化和調控組裝結構的表面等離子共振性質，通過監測其SERS和螢光信號強度的變化，可對多巴胺進行精準定量。
本發明的技術方案，一種金銀核殼粒子-金納米棒自組裝結構的製備方法，包括如下順序的步驟：
（1）金納米粒子的合成：取潔淨的圓底燒瓶中加入97.5mL超純水，加入2.5mL的4g/L的氯金酸溶液，恆溫磁力攪拌混勻並加熱至沸騰，並保持沸騰5-6min後，向上述混合溶液中迅速加入2.0mL的1%的檸檬酸三鈉溶液，持續加熱攪拌10min，直至溶液呈穩定的透亮的酒紅色，最後，反應溶液冷卻至室溫，4 ℃保藏備用，即製備得到粒徑為18nm的金納米粒子；
（2）金銀核殼粒子的合成：首先把預合成的100μL的金納米粒子，離心重懸在含有0.5% 聚乙烯吡咯烷酮（PVP）的 5mM的磷酸鹽緩衝溶液中，之後，加入30μL的2.75mM的硝酸銀溶液，同時加入20μL的0.1M的抗壞血酸作為還原劑，室溫下攪拌反應3h，離心分離，將沉澱物用超純水清洗三次後，重懸在100μL的超純水中，4℃保藏備用，即得到金銀核殼型結構納米材料；
（3）金納米棒的合成：
①晶種合成：在潔淨的三角燒瓶中取 0.1mL的4g/L的氯金酸溶液邊攪拌邊加入到1mL的0.2M的十六烷基三甲基溴化銨（CTAB）溶液中，溶液顏色由無色變成黃褐色；然後加入0.12mL新配製的0.01M硼氫化鈉溶液快速攪拌2min，溶液顏色即由黃褐色變為淺棕色；
②金納米棒生長：取5mL的4g/L氯金酸溶液加入到5mL的0.2M的CTAB溶液中，並加入4mL超純水；另取0.125mL的0.01M硝酸銀溶液和65µL的0.1M 抗壞血酸溶液分別加入到上述混合體系中，28℃下攪拌反應2min，溶液由褐色變成無色；最後加入0.05mL步驟①所得晶種溶液攪拌20s之後30℃靜置反應3h，得到金納米棒溶液；
（4）金銀核殼粒子的核酸修飾：取步驟（2）合成的100μL金銀核殼粒子10000rpm 離心10min，去上清後，沉澱重懸在100μL的10mM PB溶液中，加入DNA1，並按摩爾濃度比金銀核殼粒子︰DNA1為1︰2的偶聯比進行偶聯，靜置12h，離心，重懸於100μL 10mM PB溶液中，得到Au@Ag-DNA1 複合體；
（5）金納米棒的核酸修飾：取步驟（3）合成的分散的10mL金納米棒7000rpm離心10min，去上清後，沉澱重懸在10mL 5mM CTAB溶液中，加入5′端巰基修飾、3′端Cy5染料修飾的多巴胺核酸適配體 DNA2，並按摩爾濃度比金納米棒︰DNA2為1︰2的偶聯比進行偶聯，靜置12h，離心，重懸於10mL 10mM PB溶液中，得到GNR-DNA2複合體；
（6）金銀核殼粒子-金納米棒自組裝體：將步驟（4）和步驟（5）得到的Au@Ag-DNA1 及 GNR-DNA2 的複合體各取100μL進行等體積混勻，靜置 12h，之後加入使終濃度達到15μM的拉曼信標分子ATP，即可得到SERS和螢光信號於一體的金銀核殼粒子-金納米棒二聚體自組裝結構；
所述DNA1： 5′-GGG CCT CAT TCT GTG CGA ACG CTT TTG TAC CGC ACA GCC TCT GGC GCA CAC AGA GAC -3′；
DNA2 即DA-aptamer：5′-SH-GTC TCT GTG TGC GCC AGA GAC ACT GGG GCA GAT ATG GGC CAG CAC AGA ATG AGG CCC-Cy5 -3′。
（7）多巴胺的雙模態定量測定：將步驟（4）和步驟（5）得到的Au@Ag-DNA1 及 GNR-DNA2 的複合體各取100μL進行等體積混勻，同時加入5μL待測多巴胺樣品溶液，靜置 12h，之後加入使終濃度達到15μM的拉曼信標分子ATP，然後分別測定多巴胺樣品體系的拉曼信號和螢光信號，由此，通過拉曼信號和螢光信號的變化情況可對多巴胺的濃度進行檢測。
雙模態定量多巴胺濃度；螢光模式下多巴胺濃度的檢測下限為 0.05fM，拉曼模式下多巴胺濃度的檢測下限為 0.03fM。
本發明的有益效果：本發明在金納米棒的端面修飾上染料功能化的核酸適配體，和核酸修飾的金銀核殼粒子進行自組裝，同時引入拉曼信標，最終形成兼具表面增強拉曼散射和螢光信號的金銀核殼粒子-金納米棒二聚體；隨著金納米棒與金銀核殼粒子的間距的變化和調控組裝結構的表面等離子共振性質，通過監測其SERS和螢光信號強度的變化，可對多巴胺進行精準定量。
附圖說明
圖1金銀核殼粒子-金納米棒組裝體的透射電鏡圖。
圖2基於金銀核殼粒子-金納米棒組裝體的定量多巴胺的拉曼圖譜。
圖3基於金銀核殼粒子-金納米棒組裝體的定量多巴胺的螢光圖譜。
具體實施方式
實施例1
所有的玻璃儀器都用王水浸泡24h，並用雙蒸水清洗，晾乾備用。實驗中使用的水均為18.2 MΩ的Milli-Q 超純水。
（1）金納米粒子的合成：取潔淨的圓底燒瓶中加入97.5mL超純水, 加入2.5mL的4g/ L的氯金酸溶液，恆溫磁力攪拌混勻並加熱至沸騰，並保持沸騰5-6min後，向上述混合溶液中迅速加入2.0mL的1%的檸檬酸三鈉溶液，持續加熱攪拌10min，直至溶液呈穩定的透亮的酒紅色。最後，反應溶液冷卻至室溫，4 ℃保藏備用，即可製備得到粒徑約為18 nm的金納米粒子。
（2）金銀核殼粒子的合成：首先把預合成的100μL的金納米粒子，離心重懸在含有0.5% PVP的5mM的磷酸鹽緩衝溶液中。之後，加入30μL的2.75mM的硝酸銀溶液，同時加入20μL的0.1M的抗壞血酸作為還原劑，室溫下攪拌反應3h，離心分離，將沉澱物用超純水清洗三次後，重懸在100μL的超純水中，4 ℃保藏備用，即可得到金銀納米材料核殼型結構。
（3）金納米棒的合成：
①晶種合成：取潔淨的三角燒瓶中取0.1mL的4g/L的氯金酸溶液邊攪拌邊加入到1mL的0.2M的十六烷基三甲基溴化銨（CTAB）溶液中，溶液顏色由無色變成黃褐色；然後加入0.12mL新配製的0.01M硼氫化鈉溶液快速攪拌2min，溶液顏色即由黃褐色變為淺棕色。
②金納米棒生長：取5mL的4g/L氯金酸溶液加入到5mL的0.2M的CTAB溶液中，並加入4mL超純水；另取0.125mL的0.01M硝酸銀溶液和65µL的0.1M 抗壞血酸溶液分別加入到上述混合體系中，28℃下攪拌反應2min，溶液由褐色變成無色；最後加入0.05mL步驟 ①所得晶種溶液攪拌20s之後30℃靜置反應3h，得到金納米棒溶液。
（4）金銀核殼粒子的核酸修飾：取步驟（2）合成的100μL金銀核殼粒子10000rpm 離心10min，去上清後，沉澱重懸在100μL的10mM PB溶液中，加入DNA1，並按摩爾濃度比金銀核殼粒子︰DNA1為1︰2的偶聯比進行偶聯，靜置12h，離心，重懸於100μL 10mM PB溶液中，得到Au@Ag-DNA1複合體；
（5）金納米棒的核酸修飾：取步驟（3）合成的分散的10mL金納米棒7000rpm離心10min，去上清後，沉澱重懸在10mL 5mM CTAB溶液中，加入5′端巰基修飾、3′端Cy5染料修飾的多巴胺核酸適配體 DNA2，並按摩爾濃度比金納米棒︰DNA2為 1︰2 的偶聯比進行偶聯，靜置12h，離心，重懸於10mL 10mM PB溶液中，得到GNR-DNA2 複合體。
DNA1：5′-SH-GGG CCT CAT TCT GTG CGA ACG CTT TTG TAC CGC ACA GCC TCT GGC GCA CAC AGA GAC -3′；
DNA2 (DA-aptamer)：5′-GTC TCT GTG TGC GCC AGA GAC ACT GGG GCA GAT ATG GGC CAG CAC AGA ATG AGG CCC-Cy5 -3′。
（6）金銀核殼粒子-金納米棒自組裝體：將步驟（4）和步驟（5）得到的Au@Ag-DNA1 及 GNR-DNA2 的複合體各取100μL進行等體積混勻，靜置 12h，之後加入使終濃度達到15μM的拉曼信標分子ATP，即可得到SERS和螢光信號於一體的金銀核殼粒子-金納米棒二聚體。金銀核殼粒子-金納米棒組裝體的透射電鏡圖如圖1所示。
（7）多巴胺的雙模態定量測定：將步驟（4）和步驟（5）得到的Au@Ag-DNA1 及 GNR-DNA2 的複合體各取100μL進行等體積混勻，同時加入5μL待測多巴胺樣品溶液，靜置 12h，之後加入使終濃度達到15μM的拉曼信標分子ATP，然後分別測定多巴胺樣品體系的拉曼信號和螢光信號，由此，通過拉曼信號和螢光信號的變化情況可對多巴胺的濃度進行檢測。
基於金銀核殼粒子-金納米棒組裝體的定量多巴胺的拉曼圖譜如圖2所示；基於金銀核殼粒子-金納米棒組裝體的定量多巴胺的螢光圖譜如圖3所示。