專利名稱：水溶性納米粒子的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種制備水溶性納米粒子的方法，所屬技術領域為材料、生物、物理、化學等學科的交叉學科領域。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是，提出一種新的制備水溶性的納米顆粒方法，將制備出的水溶性納米粒子作為探針進一步應用于化學、物理、生物、醫(yī)學等領域，將使這些領域相關技術取得重大進展。
本發(fā)明所涉及的納米粒子，指粒徑在1～100納米的微小粒子，可以是具有特殊熒光性質的半導體納米量子點，磁性納米粒子、金屬納米粒子等，進一步是指應用于化學、物理、生物、醫(yī)學等領域的高靈敏度的納米探針。納米顆粒分散所用的溶劑，可以是正己烷、苯等一些非極性的有機溶劑，也可以是甲苯、氯仿、二甲亞砜、吡啶等一些弱極性的有機溶劑。
具體的技術方案如下一種制備水溶性納米粒子的方法(1)將納米粒子分散于有機溶劑中，按納米粒子和包覆劑的質量比為1∶5～100的比例加入包覆劑，機械研磨使之充分混合，使包覆劑吸附在納米粒子上。(2)待溶劑揮發(fā)后(可吹入Ar氣加速其揮發(fā))，加入水或緩沖溶液，溶解。(3)在不低于18000轉/分高速下離心，將大分子包覆的納米粒子與多余的大分子分離。(4)洗滌沉淀數次，重新溶解于水或緩沖溶液中。(5)在3000-5000轉/分速度下離心，將水溶性納米粒子與團聚的納米粒子分離。
根據本發(fā)明的技術方案，所述的包覆劑為一些親水性大分子，這些親水性的大分子可以是蛋白質、抗體、抗原、淀粉、環(huán)糊精、親和素、鏈酶親和素、聚乙二醇、聚乙烯醇或杯芳烴等。
用蛋白質包覆的水溶性納米粒子，有些對化學或生物物質具有識別作用(如酶、抗原、抗體等)，并能保持一定的功能活性；表面活性基團如-NH2、-SH、-COOH等，還可以用于偶連細胞、蛋白質、核酸等生物大分子及一些藥物小分子、有機分子、無機分子等。
本發(fā)明所采用的方法簡單、成本低，可操作性強，無須特殊的儀器和設備，所制備的水溶性納米粒子應用廣泛，有著廣闊的發(fā)展前景。制備出的水溶性納米粒子作為探針進一步應用于化學、物理、生物、醫(yī)學等領域，將使這些領域相關技術(如編碼研究、高通量分析、分離提純等技術)取得重大進展。


圖1為CdSe/ZnS量子點的TEM圖象圖2為BSA包覆前后量子點的發(fā)射光譜圖3為BSA包覆量子點熒光顯微圖象圖4為BSA及BSA包覆量子點的AFM圖象(左為BSA，右為BSA包覆的量子點)圖5為BSA包覆量子點與BSA的葡聚糖凝膠過濾分離結果(line-dot為BSA包覆量子點的出峰情況，line-square為BSA的出峰情況)圖6為不同生理離子對BSA包覆量子點的熒光強度的影響1為control，2為Fe3+，3為Ca2+，4為K+，5為Na+，6為Mg2+，7為Mn2+，8為Zn2+，9為Cu2+，Cu2+的濃度為1×10-5M，其它離子的濃度為5×10-4M(注三價鐵離子干擾可通過加入F+-消除)圖7為不同濃度的銅離子對BSA包覆量子點的熒光強度的影響(從上至下依次為control，1×10-7M，2×10-7M，4×10-7M，8×10-7M，1.6×10-6M的Cu2+)圖8為不同濃度銅離子+對BSA包覆量子點熒光的影響(單位為10-8M)圖9為10-5M的Cu2+對BSA包覆量子點淬滅的動力學曲線圖10是所制備的水溶性納米Fe3O4的紫外-可見吸收光譜。
(2)牛血清白蛋白(BSA)包覆水溶性量子點的制備將分散于正己烷中的ZnS包覆CdSe核殼型量子點用甲醇沉淀，并用甲醇洗滌2-3次，去掉表面多余的有機分子，在Ar保護下將其干燥后，取約1mg重新分散于0.5mL的正己烷溶液中，然后將約50mg牛血清白蛋白(BSA)與量子點的正己烷溶液一起放入研缽，適度研磨使之混合均勻，待正己烷完全揮發(fā)后加入4mL的PBS(pH7.4)緩沖溶液，使之溶解，將溶液在18000轉/分速度下離心后，棄去上清液，除去多余的BSA，再用少量PBS緩沖溶液洗滌沉淀，然后重新溶解于PBS緩沖溶液，在5000轉/分速度下離心，除去團聚的量子點。上層即為BSA包覆的水溶性的CdSe/ZnS溶液。(3)包覆量子點的表征采用原子力顯微鏡(AFM)、熒光顯微鏡、熒光光譜等對制備的水溶性量子點進行了表征，結合葡聚糖凝膠過濾方法對包覆機理進行了探討。結果表明，所制備的水溶性量子點穩(wěn)定性好，三周內熒光強度下降不超過30％。從AFM圖象、熒光顯微圖象、熒光發(fā)射光譜表征結果可知，包覆后的量子點粒徑分布仍然很均勻。綜合分析幾個表征結果，我們認為一個量子點被2-4個BSA分子包覆。(4)水溶性量子點作為銅離子選擇性探針所制備的水溶性量子點可選擇性檢測銅離子。銅離子的檢測限達1×10-8M，比文獻報道的類似檢測方法的檢測限低一個數量級。實施例2水溶性納米Fe3O4的制備分散于正己烷中的納米Fe3O4參照文獻的方法合成[Sun S H.Zeng H.J.Am.Chem Soc.2002，1248204～8205]。將分散于分散于正己烷中的納米Fe3O4用乙醇沉淀，并用乙醇洗滌2-3次，去掉表面多余的有機分子，取約2mg納米Fe3O4重新分散于0.5mL的正己烷溶液中，然后將約50mg牛血清白蛋白(BSA)與的正己烷溶液一起放入研缽，適度研磨使之混合均勻，待正己烷完全揮發(fā)后加入4mL的PBS(pH7.4)緩沖溶液，使之溶解，將溶液18000轉/分速度下離心，棄去上清液，除去多余的BSA，再用少量PBS緩沖溶液洗滌沉淀，然后重新溶解于PBS緩沖溶液，在5000轉/分速度下離心，除去已團聚納米Fe3O4。上層即為BSA包覆的水溶性的納米Fe3O4溶液。圖10是所制備的水溶性納米Fe3O4的紫外-可見吸收光譜。
權利要求
1.一種制備水溶性納米粒子的方法，其特征在于該方法包括如下步驟(1)將納米粒子分散于有機溶劑中，按納米粒子和包覆劑的質量比為1∶5～100的比例加入包覆劑，機械研磨使之充分混合，使包覆劑吸附在納米粒子上；(2)待溶劑揮發(fā)后，加入水或緩沖溶液，溶解，(3)在不低于18000轉/分高速下離心，將大分子包覆的納米粒子與多余的大分子分離，(4)沉淀洗滌后，重新溶解于水或緩沖溶液中，(5)在3000-5000轉/分速度下離心，將水溶性納米粒子與團聚的納米粒子分離，上清液即為水溶性納米粒子。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于所述的包覆劑為親水性大分子，這些親水性的大分子是蛋白質、抗體、抗原、淀粉、環(huán)糊精、親和素、鏈酶親和素、聚乙二醇、聚乙烯醇或杯芳烴中的一種。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于所述的有機溶劑為非極性的有機溶劑或弱極性的有機溶劑。
4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于所述的非極性的有機溶劑為正己烷或苯。
5.根據權利要求3所述的方法，其特征在于所述的弱極性的有機溶劑為甲苯、氯仿、二甲亞砜或吡啶。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種制備水溶性納米粒子的方法。它是將親水性的大分子(如蛋白質、抗體、抗原、淀粉、環(huán)糊精、親和素、鏈酶親和素、聚乙二醇、聚乙烯醇、杯芳烴等)與非極性或弱極性有機溶劑中具有特殊熒光性能或磁性的納米顆粒直接混合，采用機械研磨的方法使包覆劑吸附在被包覆的納米粒子上，待有機試劑完全揮發(fā)后，加入水或緩沖溶液溶解，此時，包覆劑與納米粒子將進一步發(fā)生作用，再經過兩次離心分離，便可制成純的水溶性的納米顆粒。該方法快速簡便，成本低，可操作性強，修飾后的粒子可作為探針應用于化學、物理、生物、醫(yī)學等領域。
文檔編號B01J13/00GK1431070SQ0311848
公開日2003年7月23日 申請日期2003年1月21日 優(yōu)先權日2003年1月21日
發(fā)明者何治柯, 梁建功, 謝海燕, 龐代文 申請人:武漢大學