一種聚集態磷光銅納米簇的製備方法及其應用與流程

2023-12-11 10:29:37 2

本發明涉及一種聚集態磷光銅納米簇的製備方法及其應用，屬於納米技術領域。

背景技術：

近年來，基於出色的尺寸效應和光學特性，銅納米簇被廣泛應用於催化劑，生物成像以及生化分析等領域。qing等人在生物傳感器和生物電子學(biosensorsandbioelectronics)上報導了一種原位反應生成螢光銅納米簇的工作。首先在溶液中加入抗壞血酸鈉和寡核苷酸分別作為反應的還原劑和保護劑，接著硫酸銅cuso4加入導致螢光銅納米簇的形成。此方法需要加入具有選擇性的鹼基鏈，合成成本相對較高且合成的銅簇穩定性不是很好，這可能是由於作為保護劑的dna容易水解的原因。wang等人在納米尺度(nanoscale)上發表了一篇有關藍色螢光的銅納米簇的製備與應用的文章。首先配置了乙烯吡咯烷酮(pvp)溶液，將抗壞血酸(aa)和硫酸銅(cuso4)混合加入pvp溶液中，攪拌室溫放置6天進行反應，通過加入穀胱甘肽進行表面修飾處理，生成了穩定的螢光銅納米簇。這樣的方法反應時間長，需要複雜的表面修飾加工，不能簡單快速的製備銅納米簇。zheng等人在傳感器和制動器b：化學(sensorsandactuatorsb：chemical)報導了一種一步合成綠色反應的銅納米簇的製備方法。在水溶液中加入抗壞血酸(aa)和硝酸銅，充分攪拌後，室溫遮光放置3小時，製備成螢光銅納米簇。此方法對遮光條件要求嚴格，有待改進。

綜上所述，採用綠色快速的一步合成法製備穩定的銅納米簇，對相關領域的銅納米簇研究應用具有重大意義。

技術實現要素：

本發明解決的技術問題是：提出一種集還原劑和保護劑於一體快速獲得具有磷光特性的聚集態銅納米簇的製備方法及其應用。

為了解決上述技術問題，本發明提出的技術方案是：一種聚集態磷光銅納米簇的製備方法，包括如下步驟：室溫下，取dmf和去離子水配置5ml混合溶液於20ml玻璃瓶中，dmf：水體積比為4：1～8，配置0.025～0.2m穀胱甘肽溶液，取200μl穀胱甘肽溶液加至上述混合溶液中，輕輕搖晃至均勻，混合溶液中gsh濃度為1～8mm，再配置1m硫酸銅溶液，取5μl硫酸銅溶液加入玻璃瓶，使混合溶液中銅離子濃度為300～2000μm，將玻璃瓶放入20℃振蕩箱，慢速攪拌震蕩1分鐘，形成銅納米簇。

為了解決上述技術問題，本發明提出的另一技術方案是：所述的聚集態磷光銅納米簇的應用，在形成的銅納米簇中加入的生物樣品溶液，銅納米簇和生物樣品間發生螢光共振能量轉移現象，增強銅納米簇的磷光特性，在銅離子檢測和生物成像效果得到增強，所述生物樣品溶液為牛血清蛋白bsa、牛血清fbs、細胞培養基或人體尿液。

有益效果：

本發明為一種聚集態磷光銅納米簇的製備和應用，室溫下，通過調整溶劑的混合比例和銅離子濃度，快速製備穩定的具有磷光特性的銅納米簇。

附圖說明

下面結合附圖對本發明的作進一步說明。

圖1為實施例1中製得的銅納米簇的磷光強度發射光譜圖；

圖2為實施例2中製得的銅納米簇的磷光強度發射光譜圖；

圖3為實施例3中製得的銅納米簇的磷光強度發射光譜圖；

圖4為實施例4中製得的銅納米簇的磷光強度發射光譜圖；

圖5為實施例5中製得的銅納米簇的磷光強度發射光譜圖；

圖6為實施例6中製得的銅納米簇的磷光強度發射光譜圖；

圖7為實施例7中製得的銅納米簇的磷光強度發射光譜圖；

圖8為實施例8中製得的銅納米簇的磷光強度發射光譜圖；

圖9為實施例9中製得的銅納米簇的磷光強度發射光譜圖；

圖10為實施例10中製得的銅納米簇的磷光強度發射光譜圖；

圖11為實施例11中製得的銅納米簇的磷光強度發射光譜圖；

圖12為實施例12中製得的銅納米簇的磷光強度發射光譜圖；

圖13為實施例13中形成銅納米簇前後的玻璃瓶放在日光和紫外燈下照射所拍攝實物照片；

圖14為實施例13中製得的銅納米簇的紫外吸收強度光譜圖；

圖15為實施例13中製得的銅納米簇的光致發光壽命光譜圖；

圖16為實施例13中製得的銅納米簇的光致發光壽命擬合曲線譜圖；

圖17為實施例14中加入牛血清蛋白前的銅納米簇的磷光強度發射光譜圖；

圖18為實施例14中牛血清蛋白的螢光強度發射光譜圖；

圖19為實施例14中加入牛血清蛋白之後的銅納米簇的磷光強度發射光譜圖；

圖20為實施例15中加入牛血清前的銅納米簇的磷光強度發射光譜圖；

圖21為實施例15中牛血清的螢光強度發射光譜圖；

圖22為實施例15中加入牛血清之後的銅納米簇的磷光強度發射光譜圖；

圖23為實施例16中加入細胞培養基前的銅納米簇的磷光強度發射光譜圖；

圖24為實施例16中細胞培養基的螢光強度發射光譜圖；

圖25為實施例16中加入細胞培養基之後的銅納米簇的磷光強度發射光譜圖；

圖26為實施例17中加入人體尿液前的銅納米簇的磷光強度發射光譜圖；

圖27為實施例17中人體尿液的螢光強度發射光譜圖；

圖28為實施例17中加入人體尿液之後的銅納米簇的磷光強度發射光譜圖；

具體實施方式

以下結合附圖對本發明的實施例作詳細說明：本實施例在以本發明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和過程，但本發明的保護範圍不限於下述實施例。

實施例1：取dmf和去離子水配置5ml混合溶液於20ml玻璃瓶中，dmf/h2o體積比例為2：1。配置0.025m穀胱甘肽溶液，取200μl穀胱甘肽溶液加至上述混合溶液中，輕輕搖晃至均勻，混合溶液中gsh濃度為1mm。再配置1m硫酸銅溶液，取5μl硫酸銅溶液加入玻璃瓶，使混合溶液中銅離子濃度為1000μm。將玻璃瓶放入20℃振蕩箱，慢速攪拌震蕩1分鐘，形成磷光銅納米簇。製備的銅納米簇通過螢光分光光度計測量繪製螢光曲線，如圖1。

實施例2：取dmf和去離子水配置5ml混合溶液於20ml玻璃瓶中，dmf/h2o體積比例為2：1。配置0.05m穀胱甘肽溶液，取200μl穀胱甘肽溶液加至上述混合溶液中，輕輕搖晃至均勻，混合溶液中gsh濃度為2mm。再配置1m硫酸銅溶液，取5μl硫酸銅溶液加入玻璃瓶，使混合溶液中銅離子濃度為1000μm。將玻璃瓶放入20℃振蕩箱，慢速攪拌震蕩1分鐘，形成磷光銅納米簇。製備的銅納米簇通過螢光分光光度計測量繪製螢光曲線，如圖2。

實施例3：取dmf和去離子水配置5ml混合溶液於20ml玻璃瓶中，dmf/h2o體積比例為2：1。配置0.1m穀胱甘肽溶液，取200μl穀胱甘肽溶液加至上述混合溶液中，輕輕搖晃至均勻，混合溶液中gsh濃度為4mm。再配置1m硫酸銅溶液，取5μl硫酸銅溶液加入玻璃瓶，使混合溶液中銅離子濃度為1000μm。將玻璃瓶放入20℃振蕩箱，慢速攪拌震蕩1分鐘，形成磷光銅納米簇。製備的銅納米簇通過螢光分光光度計測量繪製螢光曲線，如圖3。

實施例4：取dmf和去離子水配置5ml混合溶液於20ml玻璃瓶中，dmf/h2o體積比例為2：1。配置0.2m穀胱甘肽溶液，取200μl穀胱甘肽溶液加至上述混合溶液中，輕輕搖晃至均勻，混合溶液中gsh濃度為8mm。再配置1m硫酸銅溶液，取5μl硫酸銅溶液加入玻璃瓶，使混合溶液中銅離子濃度為1000μm。將玻璃瓶放入20℃振蕩箱，慢速攪拌震蕩1分鐘，形成磷光銅納米簇。製備的銅納米簇通過螢光分光光度計測量繪製螢光曲線，如圖4。

實施例5：取dmf和去離子水配置5ml混合溶液於20ml玻璃瓶中，dmf/h2o體積比例為1：2。配置0.2m穀胱甘肽溶液，取200μl穀胱甘肽溶液加至上述混合溶液中，輕輕搖晃至均勻，混合溶液中gsh濃度為8mm。再配置1m硫酸銅溶液，取5μl硫酸銅溶液加入玻璃瓶，使混合溶液中銅離子濃度為1000μm。將玻璃瓶放入20℃振蕩箱，慢速攪拌震蕩1分鐘，形成磷光銅納米簇。製備的銅納米簇通過螢光分光光度計測量繪製螢光曲線，如圖5。

實施例6：取dmf和去離子水配置5ml混合溶液於20ml玻璃瓶中，dmf/h2o體積比例為1：1。配置0.2m穀胱甘肽溶液，取200μl穀胱甘肽溶液加至上述混合溶液中，輕輕搖晃至均勻，混合溶液中gsh濃度為8mm。再配置1m硫酸銅溶液，取5μl硫酸銅溶液加入玻璃瓶，使混合溶液中銅離子濃度為1000μm。將玻璃瓶放入20℃振蕩箱，慢速攪拌震蕩1分鐘，形成磷光銅納米簇。製備的銅納米簇通過螢光分光光度計測量繪製螢光曲線，如圖6。

實施例7：取dmf和去離子水配置5ml混合溶液於20ml玻璃瓶中，dmf/h2o體積比例為2：1。配置0.2m穀胱甘肽溶液，取200μl穀胱甘肽溶液加至上述混合溶液中，輕輕搖晃至均勻，混合溶液中gsh濃度為8mm。再配置1m硫酸銅溶液，取5μl硫酸銅溶液加入玻璃瓶，使混合溶液中銅離子濃度為1000μm。將玻璃瓶放入20℃振蕩箱，慢速攪拌震蕩1分鐘，形成磷光銅納米簇。製備的銅納米簇通過螢光分光光度計測量繪製螢光曲線，如圖7。

實施例8：取dmf和去離子水配置5ml混合溶液於20ml玻璃瓶中，dmf/h2o體積比例為4：1。配置0.2m穀胱甘肽溶液，取200μl穀胱甘肽溶液加至上述混合溶液中，輕輕搖晃至均勻，混合溶液中gsh濃度為8mm。再配置1m硫酸銅溶液，取5μl硫酸銅溶液加入玻璃瓶，使混合溶液中銅離子濃度為1000μm。將玻璃瓶放入20℃振蕩箱，慢速攪拌震蕩1分鐘，形成磷光銅納米簇。製備的銅納米簇通過螢光分光光度計測量繪製螢光曲線，如圖8。

實施例9：取dmf和去離子水配置5ml混合溶液於20ml玻璃瓶中，dmf/h2o體積比例為2：1。配置0.2m穀胱甘肽溶液，取200μl穀胱甘肽溶液加至上述混合溶液中，輕輕搖晃至均勻，混合溶液中gsh濃度為8mm。再配置1m硫酸銅溶液，取5μl硫酸銅溶液加入玻璃瓶，使混合溶液中銅離子濃度為300μm。將玻璃瓶放入20℃振蕩箱，慢速攪拌震蕩1分鐘，形成磷光銅納米簇。製備的銅納米簇通過螢光分光光度計測量繪製螢光曲線，如圖9。

實施例10：取dmf和去離子水配置5ml混合溶液於20ml玻璃瓶中，dmf/h2o體積比例為2：1。配置0.2m穀胱甘肽溶液，取200μl穀胱甘肽溶液加至上述混合溶液中，輕輕搖晃至均勻，混合溶液中gsh濃度為8mm。再配置1m硫酸銅溶液，取5μl硫酸銅溶液加入玻璃瓶，使混合溶液中銅離子濃度為500μm。將玻璃瓶放入20℃振蕩箱，慢速攪拌震蕩1分鐘，形成磷光銅納米簇。製備的銅納米簇通過螢光分光光度計測量繪製螢光曲線，如圖10。

實施例11：取dmf和去離子水配置5ml混合溶液於20ml玻璃瓶中，dmf/h2o體積比例為2：1。配置0.2m穀胱甘肽溶液，取200μl穀胱甘肽溶液加至上述混合溶液中，輕輕搖晃至均勻，混合溶液中gsh濃度為8mm。再配置1m硫酸銅溶液，取5μl硫酸銅溶液加入玻璃瓶，使混合溶液中銅離子濃度為800μm。將玻璃瓶放入20℃振蕩箱，慢速攪拌震蕩1分鐘，形成磷光銅納米簇。製備的銅納米簇通過螢光分光光度計測量繪製螢光曲線，如圖11。

實施例12：取dmf和去離子水配置5ml混合溶液於20ml玻璃瓶中，dmf/h2o體積比例為2：1。配置0.2m穀胱甘肽溶液，取200μl穀胱甘肽溶液加至上述混合溶液中，輕輕搖晃至均勻，混合溶液中gsh濃度為8mm。再配置1m硫酸銅溶液，取5μl硫酸銅溶液加入玻璃瓶，使混合溶液中銅離子濃度為1000μm。將玻璃瓶放入20℃振蕩箱，慢速攪拌震蕩1分鐘，形成磷光銅納米簇。製備的銅納米簇通過螢光分光光度計測量繪製螢光曲線，如圖12。

實施例13：取dmf和去離子水配置5ml混合溶液於20ml玻璃瓶中，dmf/h2o體積比例為2：1。配置0.2m穀胱甘肽溶液，取200μl穀胱甘肽溶液加至上述混合溶液中，輕輕搖晃至均勻，混合溶液中gsh濃度為8mm。再配置1m硫酸銅溶液，取5μl硫酸銅溶液加入玻璃瓶，使混合溶液中銅離子濃度為1000μm。將玻璃瓶放入20℃振蕩箱，慢速攪拌震蕩1分鐘，形成磷光銅納米簇。混合溶劑和形成的銅納米簇被放置在日光和紫外燈下照射，拍攝實物照片。將銅納米簇經過紫外分光光度計測得數據繪製吸收圖譜，並通過壽命檢測繪出銅納米簇的磷光壽命和擬合曲線。兩段擬合壽命中18.8％為4.06微秒，81.20％為13.15微秒。如圖13，14，15，16。

實施例14：取dmf和去離子水配置5ml混合溶液於20ml玻璃瓶中，dmf/h2o體積比例為2：1。配置0.2m穀胱甘肽溶液，取200μl穀胱甘肽溶液加至上述混合溶液中，輕輕搖晃至均勻，混合溶液中gsh濃度為8mm。再配置1m硫酸銅溶液，取5μl硫酸銅溶液加入玻璃瓶，使混合溶液中銅離子濃度為500μm。將玻璃瓶放入20℃振蕩箱，慢速攪拌震蕩1分鐘，形成磷光銅納米簇。在上述銅納米簇中加入200μl牛血清蛋白bsa溶液，再次輕輕搖晃至溶液均勻混合。將含有牛血清蛋白溶液的銅納米簇通過螢光分光光度計測量螢光曲線並記錄繪圖，與牛血清蛋白溶液螢光強度譜圖以及未含有牛血清蛋白溶液的銅納米簇磷光強度譜圖進行比較。加入牛血清蛋白後，銅納米簇的磷光強度大大增強，牛血清蛋白自身螢光強度減弱。如圖17，18，19。

實施例15：取dmf和去離子水配置5ml混合溶液於20ml玻璃瓶中，dmf/h2o體積比例為2：1。配置0.2m穀胱甘肽溶液，取200μl穀胱甘肽溶液加至上述混合溶液中，輕輕搖晃至均勻，混合溶液中gsh濃度為8mm。再配置1m硫酸銅溶液，取5μl硫酸銅溶液加入玻璃瓶，使混合溶液中銅離子濃度為600μm。將玻璃瓶放入20℃振蕩箱，慢速攪拌震蕩1分鐘，形成磷光銅納米簇。在上述銅納米簇中加入200μl牛血清fbs溶液，再次輕輕搖晃至溶液均勻混合。將含有牛血清溶液的銅納米簇通過螢光分光光度計測量螢光曲線並記錄繪圖，與牛血清溶液樣品螢光強度譜圖以及未含有牛血清溶液的銅納米簇磷光強度譜圖進行比較。加入牛血清後，銅納米簇的磷光強度大大增強，牛血清自身螢光強度減弱。如圖20，21，22。

實施例16：取dmf和去離子水配置5ml混合溶液於20ml玻璃瓶中，dmf/h2o體積比例為2：1。配置0.2m穀胱甘肽溶液，取200μl穀胱甘肽溶液加至上述混合溶液中，輕輕搖晃至均勻，混合溶液中gsh濃度為8mm。再配置1m硫酸銅溶液，取5μl硫酸銅溶液加入玻璃瓶，使混合溶液中銅離子濃度為800μm。將玻璃瓶放入20℃振蕩箱，慢速攪拌震蕩1分鐘，形成磷光銅納米簇。在上述銅納米簇中加入200μl細胞培養基溶液，再次輕輕搖晃至溶液均勻混合。將含有細胞培養基溶液的銅納米簇通過螢光分光光度計測量螢光曲線並記錄繪圖，與細胞培養基溶液樣品螢光強度譜圖以及未含有細胞培養基溶液的銅納米簇磷光強度譜圖進行比較。加入細胞培養基後，銅納米簇的磷光強度大大增強，細胞培養基自身螢光強度減弱。如圖23，24，25。

實施例17：取dmf和去離子水配置5ml混合溶液於20ml玻璃瓶中，dmf/h2o體積比例為2：1。配置0.2m穀胱甘肽溶液，取200μl穀胱甘肽溶液加至上述混合溶液中，輕輕搖晃至均勻，混合溶液中gsh濃度為8mm。再配置1m硫酸銅溶液，取5μl硫酸銅溶液加入玻璃瓶，使混合溶液中銅離子濃度為2000μm。將玻璃瓶放入20℃振蕩箱，慢速攪拌震蕩1分鐘，形成磷光銅納米簇。在上述銅納米簇中加入200μl人體尿液，再次輕輕搖晃至溶液均勻混合。將含有人體尿液的銅納米簇通過螢光分光光度計測量螢光曲線並記錄繪圖，與人體尿液樣品螢光強度譜圖以及未含有人體尿液的銅納米簇磷光強度譜圖進行比較。加入人體尿液後，銅納米簇的磷光強度大大增強，人體尿液自身螢光強度減弱。如圖26，27，28。

本發明的不局限於上述實施例所述的具體技術方案，凡採用等同替換形成的技術方案均為本發明要求的保護範圍。