基於羊抗人抗體為軟模板控制合成納米粒子硫化汞的方法
2023-05-22 13:27:26
專利名稱：基於羊抗人抗體為軟模板控制合成納米粒子硫化汞的方法
技術領域：
本發明涉及一種納米粒子硫化汞的製備方法，屬於納米材料硫化汞的合成和應用領域，具體是一種基於羊抗人抗體為軟模板控制合成納米材料硫化汞的方法。
背景技術：
近年來，半導體納米材料的研究已經引起了各領域的關注。這是因為與其他材料相比，半導體納米材料在光學、電學、磁學和化學性質等方面具有一定的特性(Fan H. J.， Knez Μ. , Scholz R. , Nielsch K. , Pippel Ε. , Hesse D. , Zacharias Μ. , Gosele U. Nat. Mater. 2006，:627 - 631; Liu Ζ. P., Liang J. B.，Xu D.，Lu J. , Qian Y. Τ. Chem. Commun. 2004，i'J:2724; Yang L. , Xing R. Μ. , Shen Q. Μ. , Jiang K. , Ye F., Wang J. Y. , Ren Q. S. J. Phys. Chem. B 2006, 770:10534 - 10539.)。因此在未來的電子、生物、塗料、製藥等眾多行業中有著廣闊的應用前景。目前有關II -VI族納米材料的研究主要是針對硫化鋅、硫化鎘、硫化鉛等化合物(Ma Y. R., Qi L. M., Ma J. M., et al. Langmuir 2003，7^:9079 — 9085; Zhang X. J. , Xie Y. , Zhao Q. R. , et al. New. J. Chem. 2003, 27, 827 - 830.)。由於汞的毒性和合成上的一些困難，有關硫化汞化合物半導體納米材料研究的報導比較少。傳統的製備納米硫化汞的方法主要有為機械粉碎法、液相沉積法、雷射氣相沉積法、溶膠一凝膠法、蒸發冷凝法、溶劑熱合成法、輻射合成法、微乳液合成法等(Zhu J. J., Liu S. W. , Palchik 0. et al. J. Solid State Chem. 2000，153, 342; Zeng J. H., Yang J. , Qian Y. Τ. Mater. Res. Bull. 2001, 36, 343; Li Y. D. , Ding Y. , Liao H. W. , et al. J. Phys. Chem. Solids 1999，60, 965; Weiedemeier H. , Ge Y. R., Huthins M. A.，et al. J. Crystal. Growth 1995，146\ 610 - 618;郭學鋒，丁維平， 顏其潔，^ 眾##痕，2000，76以」527 - 530;61^^6讓&811六·，Korgel B. A. Langmuir 2005，27:9451 - 9456; Lee S. Μ. , Jun Y. W., Cho S. N., Cheon J. Am. J. Chem. Soc. 2002，7匆11244 - 11245; Ma Y.，Qi L.，Ma J. , Cheng H.，Shen W. Langmuir 2003， 7^:9079 - 9085; Tran D. Τ. Τ., Beltran L. Μ. C. , Kowalchuk C. Μ., Tre ak N. R., Taylor N. J. , Corrigan J. F. Inorg. Chem. 2002，47:5693 - 5698·)。這些反應通常需要的溫度比較高，操作複雜，且一般需要使用劇毒的單質汞，給操作者帶來危險。由於汞離子和硫離子反應非常迅速不易控制，所得產物往往超出納米範圍，容易發生粒子的團聚導致分散性不好。這些使納米硫化汞的應用受到了限制。因此，如何在常溫下利用簡易的操作得到納米粒子硫化汞，是一項很有意義且極富挑戰性的研究工作。近年來模板法製備納米材料引起了廣泛的重視。它可基於模板的空間限域作用和模板劑的調控作用對合成材料的大小、形貌、結構、排布等進行控制。模板法根據其模板自身的特點和限域能力的不同又可分為軟模板和硬模板兩種。硬模板主要是指一些具有相對剛性結構的模板，如陽極氧化鋁膜、多孔矽、分子篩、膠態晶體、碳納米管等。軟模板則主要包括兩親分子形成的各種有序聚合物，如液晶、膠團、微乳狀液、囊泡、膜、自組裝膜以及高分子的自組織結構和生物大分子等(Li Y.，Xu D.，Zhang Q.，Yu D.，Xu Y., Huang H., Guo G.，Gu Z. Chem. Mater. 1999, 77 ^Λ 3433 ；李凌傑，李荻，張勝濤，雷驚雷，勸存，2002，JJ (2) ； Yang L. , Zhang X. Y. , Liao Z. J. , Guo Y. Μ. , Hu Z. G. , Cao Y. J. Inorg . Biochem. 2003, 97·. 377 - 383.)。其中，生物模板合成納米材料是指以具有特定結構的生物組織和大分子為模板，利用生物自組裝及其空間限域效應，通過物理、化學等方法按照設計要求形成新的納米材料或納米結構。有許多生物結構單元在納米範圍，例如蛋白質分子。它的三維空間結構對於納米材料的形貌起至關重要的作用。當蛋白質摺疊時，內部會形成一些孔隙，金屬離子可以通過蛋白質分子上的-SH，-OH, -NH2等功能團在特定的位置聚集，形成核位點。S2_想要和金屬離子發生反應，必須先擴散至金屬離子的成核位點，由於S2—的不斷進入而反應生成硫化物粒子。而蛋白質的存在又限制了硫離子的擴散速度，同時把生成的粒子包裹在蛋白質的空間結構中，從而使整個反應體系處於穩定狀態。 由此合成了蛋白質-無機納米粒子複合材料。
發明內容
本發明的目的是解決傳統合成硫化汞方法中實驗條件苛刻、操作複雜、分散性不好、容易團聚等缺陷，提供一種利用抗體為軟模板控制合成球狀納米粒子硫化汞的簡易製備方法。為實現上述發明目的，本發明採用以下技術方案
表面修飾抗體的納米粒子硫化汞的製備方法在製備的過程中，加入蛋白質羊抗人抗體配置的水溶液於250 mL三頸瓶中，然後加入醋酸汞配成的水溶液作為汞離子的來源，在氮氣的保護下勻速攪拌8個小時，反應溫度為常溫20°C。然後加入硫代乙醯胺水溶液作為硫離子的來源，溶液立即從無色變成黃色，攪拌20分鐘後，溶液成為穩定體系。在常溫下靜置48個小時，即可得到粒徑均一的納米粒子硫化汞。將反應得到的產物用高速離心機高速離心30分鐘，用去離子水洗滌三次得到純淨的納米粒子硫化汞。保存在4°C條件中以備後用。本發明具有以下有益效果
a)本發明所製備的納米材料硫化汞具有良好的分散性、穩定性，靜置幾個月不沉降，不產生團聚現象。b)本發明所採用的模板為蛋白質抗體，無毒無害，是一種綠色的生物模板試劑，且通過表面修飾有抗體的納米粒子生物相容性好，可應用於生物標記免疫分析中檢測抗原的含量，生物成像分析等。c)本發明所採用的製備方法條件溫和、成本低、操作簡單、在常溫常壓下、中性pH 條件下即可發生反應、產物形貌可控、且粒度均勻、不易團聚、不需要另外加入有機穩定劑/ 分散劑，有利於納米粒子在生物標記的廣泛應用。克服了傳統的合成標記物和標記過程中的反應複雜，時間長，需要試劑多，偶聯效率不高等缺點，在生物礦化方面有絕對的優勢。d)由於本發明具有通用性，利用蛋白質分子為模板可以控制合成其他化合物如硫化鋅、硫化銀、硫化鎘、硫化鉛、硫化銅等等。是一種非常有效的控制納米粒子合成的方法。
圖IA所示產物的高分辨透射電子顯微鏡(HRTEM)照片。從圖中數據分析得出晶面間距為0.335 nm，與HgS六方晶體中(1 0 1)晶面的晶面間距相吻合。圖IB和圖IC顯示所得產物的透射電子顯微鏡(TEM)照片。從圖中可以看出，以羊抗人抗體為模板製得的HgS納米晶為近球形，平均粒徑為15-20 nm且分散性很好。圖ID為產物的選區電子衍射(SAED)圖。圖中三個衍射環經過與X射線衍射(XRD) 標準卡對比，與HgS六方晶體中(1 0 1),(1 1 0)，(2 0 1)晶面相吻合。圖2為產物的紫外可見吸收光譜圖和螢光光譜圖。(a)表示表面修飾羊抗人抗體的納米粒子硫化汞的紫外可見吸收光譜圖；(b)表示羊抗人抗體的紫外可見吸收光譜圖； (c)表示表面修飾羊抗人抗體的納米粒子硫化汞的螢光光譜圖；(d)表示羊抗人抗體的螢光光譜圖。圖3為電子能譜的數據分析。(a)表示羊抗人抗體的電子能譜分析，主要元素成分為碳和氮；(b)表示硫化汞納米粒子的電子能譜分析，主要成分為汞和硫元素。
具體實施例方式下面通過實施例對本發明所述基於羊抗人抗體為軟模板控制合成納米粒子硫化汞的製備方法作進一步說明。本實施例在以本發明方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程。實施例1:
在製備的過程中，加入5 mg羊抗人抗體配成150 mL的水溶液於250 mL三頸瓶中，然後加入8 mg醋酸汞配成的50 mL水溶液，在氮氣的保護下勻速攪拌8個小時，反應溫度為常溫20°C。然後加入50 mL 0. 04 mg mL_1的硫代乙醯胺水溶液，溶液立即從無色變成黃色。 攪拌20分鐘後，在常溫下靜置48個小時，將反應得到的產物用高速離心機18500轉/分， 離心30分鐘，用去離子水洗滌三次得到純淨的納米粒子硫化汞。保存在4°C條件中以備後用。實施例2:
在製備的過程中，加入5 mg羊抗人抗體配成150 mL的水溶液於250 mL三頸瓶中，然後加入8 mg醋酸汞配成的50 mL水溶液，在氮氣的保護下勻速攪拌8個小時，用冰浴使反應溫度為4°C。然後加入50 mL 0. 04 mg mL_1的硫代乙醯胺水溶液，溶液立即從無色變成黃色。攪拌20分鐘後，在常溫下靜置48個小時，將反應得到的產物用高速離心機18500轉 /分，離心30分鐘，用去離子水洗滌三次得到純淨的納米粒子硫化汞。保存在4°C條件中以備後用。實施例3:
在製備的過程中，加入5 mg羊抗人抗體配成150 mL的PBS緩衝溶液於250 mL三頸瓶中，然後加入8 mg醋酸汞配成的50 mL水溶液，在氮氣的保護下勻速攪拌8個小時，反應溫度為常溫20°C。然後加入50 mL 0. 04 mg mL_1的硫代乙醯胺水溶液，溶液立即從無色變成黃色。攪拌20分鐘後，在常溫下靜置48個小時，將反應得到的產物用高速離心機18500轉 /分，離心30分鐘，用去離子水洗滌三次得到純淨的納米粒子硫化汞。保存在4°C條件中以備後用。實施例4:在製備的過程中，加入5 mg羊抗人抗體配成150 mL的水溶液於250 mL三頸瓶中，然後加入0.5，1，2，5，8，10，20，50 mg醋酸汞配成的50 mL水溶液，在氮氣的保護下勻速攪拌8個小時，反應溫度為常溫20°C。然後加入50 mL 0. 04 mg ml/1的硫代乙醯胺水溶液，溶液立即從無色變成黃色。攪拌20分鐘後，在常溫下靜置48個小時，將反應得到的產物用高速離心機18500轉/分，離心30分鐘，用去離子水洗滌三次得到純淨的納米粒子硫化汞。保存在4°C條件中以備後用。實施例5:
在製備的過程中，加入5 mg羊抗人抗體配成150 mL的水溶液於250 mL三頸瓶中，然後加入8 mg醋酸汞配成的50 mL水溶液，用鹽酸和氫氧化鈉溶液分別調節pH為3，5，7，9， 11，13，在氮氣的保護下勻速攪拌8個小時，反應溫度為常溫20°C。然後加入50 mL 0. 04 mg ml/1的硫代乙醯胺水溶液，溶液立即從無色變成黃色。攪拌20分鐘後，在常溫下靜置48 個小時，將反應得到的產物用高速離心機18500轉/分，離心30分鐘，用去離子水洗滌三次得到純淨的納米粒子硫化汞。保存在4°C條件中以備後用。實施例6:
在多孔板中加入2微克兔抗人溶液4°C過夜。用350微升PBST洗滌三次；加入3%牛血清蛋白37°C孵育一小時，用350微升PBST洗滌三次；加入免疫球蛋白0. 001微克，0. 01 微克，0. 1微克，1微克，10微克37°C孵育一小時，用350微升PBST洗滌三次；加入上述製備的表面修飾羊抗人的硫化汞溶液100微升37°C孵育一小時，用350微升PBST洗滌三次，用350微升去離子水洗三次；每孔加入20%王水200微升，移入10毫升5%鹽酸中，用原子螢光光譜儀進行測定汞離子的信號。
權利要求
1.一種基於羊抗人抗體為軟模板控制合成納米粒子硫化汞的製備方法，其特徵在於 以抗體為模板，先加入汞離子，形成蛋白質與汞離子結合的複合物，再加入硫離子，硫離子與蛋白質分子上的汞離子結合形成表面修飾羊抗人抗體的硫化汞納米粒子。
2.根據權利要求1所述的基於羊抗人抗體為軟模板控制合成納米粒子硫化汞的製備方法，其特徵是所合成的表面含有羊抗人抗體的納米粒子硫化汞可用於免疫分析中的標記物，從而應用到生物領域中。
3.根據權利要求1所述的基於羊抗人抗體為軟模板控制合成納米粒子硫化汞的製備方法，其特徵是採用汞離子的來源為醋酸汞、硝酸汞、氯酸汞中的一種。
4.根據權利要求1所述的基於羊抗人抗體為軟模板控制合成納米粒子硫化汞的製備方法，其特徵是採用硫離子的來源為硫代乙醯胺溶液。
5.根據權利要求1所述的基於羊抗人抗體為軟模板控制合成納米粒子硫化汞的製備方法，其特徵是所得產物用高速離心機分離沒有反應的蛋白質與納米粒子硫化汞，在轉速大於等於18500轉/分下離心30分鐘，用去離子水洗三次得到純淨的複合物。
6.根據權利要求1所述的基於羊抗人抗體為軟模板控制合成納米粒子硫化汞的製備方法，其特徵是所得材料不需要調節PH，不需要使用別的穩定劑，只在蛋白質分子作用下就可以形成穩定體系。
7.根據權利要求1所述的基於羊抗人抗體為軟模板控制合成納米粒子硫化汞的製備方法，其特徵是這種製備方法具有通用性，利用蛋白質分子為模板可以控制合成其他化合物如硫化鋅、硫化銀、硫化鎘、硫化鉛、硫化銅等等。
全文摘要
本發明提供了一種基於羊抗人抗體為軟模板控制合成納米粒子硫化汞的製備方法，屬於硫化汞的合成和納米材料技術領域。這種合成方法具有非常多的優點首先，發生反應的條件非常溫和；其次，模板控制法合成的納米粒子粒徑均一、分散性好、克服了傳統方法的不足；另外，這種利用生物分子作為模板合成的材料生物相容性非常好，表面直接包被的蛋白質分子可與其他生物分子相互作用，能夠應用於生物標記、生物成像分析等，在生物礦化方面有絕對的優勢；最後，這種方法具有通用性，利用蛋白質分子為模板可以控制合成其他化合物如硫化鋅、硫化銀、硫化鎘、硫化鉛、硫化銅等等。是一種非常有效的控制納米粒子合成的方法。
文檔編號B82Y40/00GK102249291SQ201110085478
公開日2011年11月23日 申請日期2011年4月7日 優先權日2011年4月7日
發明者劉星, 劉睿, 呂弋, 宋紅傑, 蔡蘋楊 申請人:四川大學