專(zhuān)利名稱(chēng)：一種可控合成近紅外Ag₂Se納米晶體的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過(guò)調(diào)控生化反應(yīng)來(lái)可控合成Ag2Se納米晶體的制備方法，屬于生物、化學(xué)及材料科學(xué)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
由于生物體血液和組織的自發(fā)熒光和吸收在近紅外區(qū)域非常低，因此，近紅外材料對(duì)生物成像和活體檢測(cè)非常重要。此外，近紅外材料的生物相容性，毒性，小尺寸也是生物應(yīng)用中比較重要問(wèn)題。在綠色溫和的條件下合成納米材料的同時(shí)，控制好納米材料的尺寸和性能是該領(lǐng)域備受關(guān)注的焦點(diǎn)。量子點(diǎn)的制備方法中通常都采用了危險(xiǎn)且昂貴的金屬有機(jī)化合物原料或復(fù)雜、難以控制的操作方法。得到的量子點(diǎn)尺寸通常比較大。2003年Qian報(bào)道了將Ag2CO3和Se在幾種不同溶劑中混合加熱制備Ag2Se的方法。此后，Cao報(bào)道了先將AgNO3和C4H4Se,分別與C6H5NH2形成溶液A和B，然后將溶液B加到溶液A中去加熱制備Ag2Se。Li用Na2SeSO3和AgNO3采用微乳法合成的A&Se粒徑7至 12歷。另外將AgNO3和Se在ODA中加熱得到粒徑8. 5 nm的Ag2Se,然后組裝成介孔結(jié)構(gòu)。 Fu 用水熱法將 AgNO3 和 Na2SeSO3 在 poly(vinyl pyrrolidone) (PVP)和 KI 加熱制的 Ag2Se 長(zhǎng) 60 - 80 nm,寬 30 - 40 nm。Vittal 用單一前體[(Ph3P) 3Ag2 (SeC {0} Ph) 2]在 TOP 和 HAD 中加熱分解制備 A&Se，通過(guò)改變HAD和前體的比例，反應(yīng)溫度，反應(yīng)時(shí)間得到不同大小(11_70 nm)和形態(tài)的 Ag2Se納米晶體。Norris用AgNO3和Se分別與TOP形成反應(yīng)前體，在oleic acid (OA), 1-octadecylamine (ODA), 1-octadecene (ODE)混合溶液中先后注入 TOP-Se 和 Ag-TOP 得到的Ag2Se粒徑7 nm。Heiss第一個(gè)報(bào)道了在有機(jī)相中合成小粒徑(2-4nm)熒光發(fā)射波長(zhǎng)1030和1250 nm的Ag2Se量子點(diǎn)。如何實(shí)現(xiàn)近紅外納米材料小粒徑的可控性一直是材料合成過(guò)程中的難題。在生物標(biāo)記中，納米材料所必需的性質(zhì)取決于材料的組成，尺寸，形狀，結(jié)晶度以及結(jié)構(gòu)。如果能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)以上這些參數(shù)的控制，即實(shí)現(xiàn)納米材料的可控性，又能控制材料的特性，從而得到各種理想的材料。上述各種金屬化合物/元素有機(jī)物路線的方法中，雖然已經(jīng)可以用AgNO3和Se等無(wú)機(jī)化合物制備出量子點(diǎn)，但是通常所制備的量子點(diǎn)粒徑較大，無(wú)熒光性質(zhì)等。有機(jī)金屬化合物作原料，需要較為苛刻的反應(yīng)條件，所以如果能夠?qū)⑦@些方法進(jìn)行改進(jìn)，選擇價(jià)格低廉、性質(zhì)穩(wěn)定的原料，在相對(duì)綠色、安全、溫和的條件下可控地制備所需的納米材料，無(wú)疑將
具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述不足，本發(fā)明提供一種在綠色溫和的條件下尺寸可控地合成Ag2Se納米晶體的方法。
本發(fā)明方法是通過(guò)調(diào)控生物體內(nèi)谷胱甘肽還原酶以及輔酶II催化亞硒酸鈉 (Na2SeO3)還原過(guò)程生化反應(yīng)來(lái)可控合成A&Se納米晶體。具體步驟如下
1)[Ag-Al]+的制備在惰性氛圍下，將硝酸銀(AgNO3)溶液加入到新鮮制備的L-丙氨酸(L-Al)溶液中，得溶液A ；
2)-Se+的制備在惰性氛圍下，將GSH、Na2SeO3、輔酶II (NADPH)以及谷胱甘肽還原酶 (GR)在ρΗ6· 5-8. 5的BR溶液(Britton-Robinson緩沖溶液)中混合，得溶液B ；
3)將溶液A升溫至80-95°C，將新鮮制備的溶液B加入到溶液A中，80_95°C反應(yīng) 10-15min，冷卻至室溫，即得到納米晶體；
其中步驟3)可通過(guò)調(diào)節(jié)混合的[Ag-Al]+與-Se+的摩爾比，來(lái)調(diào)節(jié)納米晶體的大小。 尤其是在固定[Ag-Al]+與-Se+的溶度積的條件下，通過(guò)調(diào)節(jié)混合的[Ag-Al]+與-Se+的摩爾比，可以得到特定大小的納米晶體。優(yōu)選，溶液A與溶液B可以按照[Ag-Al]+與-Se+的摩爾比7 3:1混合。其中，步驟1)中硝酸銀與L-丙氨酸反應(yīng)的摩爾比是1:1，在實(shí)際操作時(shí)可以按照摩爾比1:廣2添加。還原型谷胱甘肽(GSH)溶液可以通過(guò)將GSH溶解在除氧的堿性溶液里， 以保持其還原型。例如在本發(fā)明實(shí)施例中將谷胱甘肽溶于0. IM的NaOH溶液中。其中，步驟2)中谷胱甘肽、Na2SeO3和輔酶II的摩爾比為3 1 廣5 1 1。谷胱甘肽還原酶按照每摩爾底物加入7 10U。優(yōu)選步驟2)中谷胱甘肽、Na2SeO3、輔酶II以及谷胱甘肽還原酶在pH7. 5的BR溶液中混合。其中所述步驟3)優(yōu)選的反應(yīng)溫度為90°C，反應(yīng)時(shí)間為lOmin。本發(fā)明提供的方法合成條件溫和，方法簡(jiǎn)便、操作性強(qiáng)，未使用像CF3COOAg、TOPO 等有毒性的有機(jī)金屬化合物或有機(jī)試劑，合成過(guò)程及產(chǎn)物對(duì)環(huán)境污染小，無(wú)需使用合成前體，合成過(guò)程穩(wěn)定、不易爆炸，對(duì)設(shè)備的要求不苛刻，有助于推動(dòng)納米顆粒(含量子點(diǎn))的工業(yè)化合成。


圖1、本發(fā)明所制備A&Se納米晶的高分辨透射電鏡照片。圖2、本發(fā)明制備的A&Se量子點(diǎn)的X射線衍射圖。圖3、本發(fā)明制備的Ag2Se量子點(diǎn)的熒光發(fā)射光譜圖。圖4、本發(fā)明制備的不同粒徑大小的Ag2Se納米晶體。A)顆粒大小為1. 5士0. 4 nm ；B)顆粒大小為1. 6士0. 4 nm ；C)顆粒大小為2. 4士0. 5 nm。圖5、本發(fā)明制備的A&Se量子點(diǎn)的X射線能譜圖。圖6、本發(fā)明制備的A&Se量子點(diǎn)的活體成像圖。
具體實(shí)施例方式以下實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的內(nèi)容，但不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。在不背離本發(fā)明精神和實(shí)質(zhì)的情況下，對(duì)本發(fā)明方法、步驟或條件所作的修改或替換，均屬于本發(fā)明的范圍。若未特別指明，實(shí)施例中所用的技術(shù)手段為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的常規(guī)手段。實(shí)例1 Ag2Se量子點(diǎn)的制備本例以Ag2Se量子點(diǎn)的制備，來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的制備方法。1、[Ag-Al]+的制備
將4. 4X lO—W L-丙氨酸(L-Al)溶于6mL除過(guò)氧的0. IM的NaOH溶液中，在惰性氛圍下，加入4. 4X 10_6mol硝酸銀溶液。2、-Se+的制備
在室溫及惰性氛圍下，在接近生理?xiàng)l件的PH7. 5的BR溶液中，依次將4. 4X 10_6mol GSH、l.lXlO—W Na2SeO3U. IX 10_6mol 輔酶II (NADPH)以及谷胱甘肽還原酶(GR)(按每摩爾底物Na2SeO3加入8U)在4mL的pH7. 5的BR溶液中混合。3、量子點(diǎn)生成
將步驟(1)的溶液升溫至90°C后，將新鮮制備的步驟(2)中的溶液快速加入(1)中，在 90°C反應(yīng)lOmin，冷卻至室溫，即可得到所需的Ag2Se量子點(diǎn)。在固定[Ag-Al]+與-Se+的溶度積的條件下，僅改變上述步驟中[Ag-Al]+與-Se+ 的摩爾比，即可得到不同發(fā)射波長(zhǎng)的Ag2Se量子點(diǎn)(圖3)，實(shí)現(xiàn)對(duì)Ag2Se量子點(diǎn)的尺寸的控制。實(shí)例2 Ag2Se量子點(diǎn)的制備
本例以Ag2Se量子點(diǎn)的制備，來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的制備方法。1、[Ag-Al]+的制備
將4. 4X lO—W L-丙氨酸(L-Al)溶于6mL除過(guò)氧的0. IM的NaOH溶液中，在惰性氛圍下，加入2. 2X10_6mol硝酸銀溶液。2、-Se+的制備
在室溫及惰性氛圍下，在接近生理?xiàng)l件的PH6. 5的BR溶液中，依次將3. 3 X IO-6Hiol GSH、l.lXlO—W Na2SeO3U. IX 10_6mol 輔酶II (NADPH)以及谷胱甘肽還原酶(GR)(按每摩爾底物Na2SeO3加入7U)在4mL的pH6. 5的BR溶液中混合。3、量子點(diǎn)生成
將步驟(1)的溶液升溫至80°C后，將新鮮制備的步驟(2)中的溶液快速加入(1)中，在 80°C反應(yīng)15min，冷卻至室溫，即可得到所需的Ag2Se量子點(diǎn)。在固定[Ag-Al]+與-Se+的溶度積的條件下，僅改變上述步驟中[Ag-Al]+與-Se+ 的摩爾比，即可得到不同發(fā)射波長(zhǎng)的Ag2Se量子點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)Ag2Se量子點(diǎn)的尺寸的控制。實(shí)例3 Ag2Se量子點(diǎn)的制備
本例以Ag2Se量子點(diǎn)的制備，來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的制備方法。1、[Ag-Al]+的制備
將5. 5X IO-6Hiol L-丙氨酸(L-A1)溶于6mL除過(guò)氧的0. IM的NaOH溶液中，在惰性氛圍下，加入5. 5X10_6mol硝酸銀溶液。2、-Se+的制備
在室溫及惰性氛圍下，在接近生理?xiàng)l件的PH8. 5的BR溶液中，依次將5. 5 X IO-6Hiol GSH、l.lXlO—W Na2SeO3U. IX 10_6mol 輔酶II (NADPH)以及谷胱甘肽還原酶(GR)(按每摩爾底物Na2SeO3加入10U)在4mL的pH8. 5的BR溶液中混合。3、量子點(diǎn)生成
將步驟(1)的溶液升溫至95°C后，將新鮮制備的步驟(2)中的溶液快速加入(1)中，在95°C反應(yīng)lOmin，冷卻至室溫，即可得到所需的A&Se量子點(diǎn)。 在固定[Ag-Al]+與-Se+的溶度積的條件下，僅改變上述步驟中[Ag-Al]+與-Se+ 的摩爾比，即可得到不同發(fā)射波長(zhǎng)的Ag2Se量子點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)Ag2Se量子點(diǎn)的尺寸的控制。
權(quán)利要求
1.一種可控合成近紅外Ag2Se納米晶體的方法，該方法包括步驟1)[Ag-Al]+的制備在惰性氛圍下，將硝酸銀溶液加入到新鮮制備的L-丙氨酸溶液中，得溶液A ；2)-Se+的制備在惰性氛圍下，將谷胱甘肽、Na2SeO3、輔酶II以及谷胱甘肽還原酶在 ρΗ6· 5 8. 5的BR溶液中混合，得溶液B ；3)將溶液A升溫至80-95°C，將新鮮制備的溶液B加入到溶液A中，80-95 °C反應(yīng) 10-15min，冷卻至室溫，即得到納米晶體；其中步驟3)通過(guò)調(diào)節(jié)混合的[Ag-Al]+與-Se+的摩爾比，來(lái)調(diào)節(jié)納米晶體的熒光發(fā)射波長(zhǎng)范圍和大小。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟1)中硝酸銀與L-丙氨酸的摩爾比為 1:1 1:2。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步驟2)中谷胱甘肽、Na2SeO3和輔酶II的摩爾比為3:1:廣5:1:1。
4.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步驟2)中谷胱甘肽還原酶按照每摩爾底物加入7 10U。
5.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步驟2)中谷胱甘肽、Na2SeO3、輔酶 II以及谷胱甘肽還原酶在PH7. 5的BR溶液中混合。
6.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步驟3)的反應(yīng)溫度為90°C，反應(yīng)時(shí)間為IOmin。
7.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，其中步驟3)在固定[Ag-Al]+與-Se+的溶度積的條件下，通過(guò)調(diào)節(jié)混合的[Ag-Al]+與-Se+的摩爾比，來(lái)調(diào)節(jié)納米晶體的熒光發(fā)射波長(zhǎng)范圍和大小。
8.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，其中溶液A與溶液B按照[Ag-Al]+ 與-Se+的摩爾比7:廣3:1混合。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種可控合成Ag2Se納米晶體的方法，該方法在細(xì)胞外模擬生物體內(nèi)谷胱甘肽還原酶以及輔酶Ⅱ還原亞硒酸鈉(Na2SeO3)的過(guò)程，得到低價(jià)態(tài)的Se，在惰性氣氛下與丙氨酸配位的Ag+進(jìn)行反應(yīng)，即可在水相的條件下得到單分散性好，顆粒大小均一且具有不同熒光發(fā)射波長(zhǎng)的Ag2Se納米晶體。本方法通過(guò)調(diào)控Se前體和Ag前體的比例來(lái)控制產(chǎn)物的尺寸大小和熒光發(fā)射波長(zhǎng)。本發(fā)明方法簡(jiǎn)便，能重復(fù)性大量制備，并且不使用易燃易爆有毒的金屬有機(jī)化合物，安全性好，可更廣泛地應(yīng)用于化學(xué)和材料科學(xué)領(lǐng)域。
文檔編號(hào)C12P3/00GK102517339SQ20111038565
公開(kāi)日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2011年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月29日
發(fā)明者崔然, 龐代文, 張志凌, 谷亦平 申請(qǐng)人:武漢大學(xué)