專利名稱：亞微米顆粒的穩(wěn)定化溶液的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及納米亞微米顆粒，具體地，涉及亞微米顆粒穩(wěn)定化溶液、制備這些穩(wěn)定化溶液的方法和穩(wěn)定亞微米顆粒以形成穩(wěn)定的納米亞微米顆粒的方法。
背景技術(shù)：
亞微米顆粒是小于1微米的顆粒并且包括納米級(jí)的顆粒。
納米顆粒是被稱為“納米技術(shù)”的新興科學(xué)的部分。納米技術(shù)一詞來(lái)自希臘語(yǔ)前綴“nano”，意為“十億分之一”。在現(xiàn)代科學(xué)用法中，納米是十億分之一米，約為10個(gè)氫原子并肩線性排列的長(zhǎng)度。人裸眼可見(jiàn)的最小事物為10000納米跨度。納米顆粒通常和典型地呈球狀。
納米科學(xué)，簡(jiǎn)言之是對(duì)至少一維空間上大約在1和100納米之間的結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)原理的研究，納米技術(shù)是將這些納米結(jié)構(gòu)應(yīng)用到有用的納米級(jí)裝置。
物質(zhì)的納米級(jí)顆粒呈現(xiàn)出不同于其宏觀相似物的性質(zhì)，通常具有極好的新效果。納米級(jí)是獨(dú)特的，因?yàn)樗俏镔|(zhì)的日常特性如傳導(dǎo)性、硬度或熔點(diǎn)遭遇原子和分子世界的更奇異的特性如波粒二象性和量子效應(yīng)的大小尺寸。在納米級(jí)，物質(zhì)和機(jī)械裝置的最基本的特性以在任何其它尺寸不具有的方式依賴于其大小。例如納米級(jí)金屬絲或電路元件不一定遵守歐姆定律。納米級(jí)顆粒有獨(dú)特的物理特性(如光學(xué)的、非傳導(dǎo)性的、磁性的、機(jī)械的)、傳導(dǎo)特性(如熱的、原子擴(kuò)散)和加工特征(如更快的燒結(jié)動(dòng)力學(xué)、極好的可塑性)。
物理學(xué)家Richard Feynman首次描述了分子工程學(xué)的可能性。Feynman于1959年在California Institute of Technology做了名為“There′s Plenty of Room at the Bottom”的報(bào)告，其中他觀察到物理學(xué)原理并不拒絕逐個(gè)原子的操縱事物的可能性。他提出使用小型機(jī)械裝置制造甚至更微小的機(jī)械裝置，如此直至其自身到達(dá)原子水平。然而現(xiàn)在所理解的納米技術(shù)是Feynman以前的學(xué)生K.Eric Drexler的想法。Drexler在發(fā)表于1981年的一篇關(guān)于分子工程學(xué)的文章中提出其關(guān)鍵性想法，并在其描述分子納米技術(shù)的原理和機(jī)制的“Engines of Creation and NanosystemsMolecular Machinery，Manufacturing and Computation”一書(shū)中對(duì)該想法做了詳述。
由Gerd Binning和Heinrich Rohrer于1981年在IBM的ZurichResearch Labs發(fā)明的掃描隧道顯微鏡或STM，和五年后發(fā)明的原子力顯微鏡(AFM)不僅使對(duì)單個(gè)原子拍照成為可能，還能夠?qū)嶋H移動(dòng)單個(gè)原子。不久之后，IBM Almaden實(shí)驗(yàn)室的John Foster能夠使用掃描隧道顯微鏡推動(dòng)原子至位置從而在鎳表面由35個(gè)氙原子拼出“IBM”。
納米是空間尺寸上不可思議的點(diǎn)。納米結(jié)構(gòu)是最小人造裝置和生物的最大分子的交匯。納米技術(shù)探索尺寸介于分離的原子/分子和大塊材料之間的系統(tǒng)的新的物理、化學(xué)和生物特性，其中可以控制兩個(gè)極限之間的過(guò)渡特性。
近年來(lái)，由于納米顆粒在工業(yè)和化學(xué)上廣泛應(yīng)用的可能性，其合成和特征受到關(guān)注。納米技術(shù)在如生物醫(yī)學(xué)科學(xué)、光學(xué)、電子學(xué)、磁學(xué)、機(jī)械學(xué)、陶瓷學(xué)、催化和能源科學(xué)領(lǐng)域日益占據(jù)重要意義。然而，這類納米結(jié)構(gòu)材料的制備引起多種特殊的挑戰(zhàn)。通過(guò)物理、化學(xué)和生物學(xué)方法已生產(chǎn)了一系列的納米顆粒。
有兩種方法已被用于納米制造-自頂向下方法，其包括在表面切出或加上分子聚集體的合成方法。第二種是自底而上方法，其為將原子或分子組裝成納米結(jié)構(gòu)。
物理方法包括電子束石印術(shù)、掃描探針?lè)?、軟石印術(shù)、微接觸印刷術(shù)、微造型法。
在電子束石印術(shù)中，電子束掃描含有量子勢(shì)阱材料埋層的半導(dǎo)體表面。在電子束畫(huà)圖處除去電阻。
軟石印術(shù)是前面技術(shù)的延伸，并通過(guò)制造可以重復(fù)用于生產(chǎn)納米結(jié)構(gòu)的模具或印章而克服了電子束石印術(shù)在大尺寸制造中的不實(shí)際性。在微接觸印刷術(shù)中，PDMS印章涂上稱為硫醇的有機(jī)分子組成的溶液，隨后將PDMS印章壓向硅板上的金箔。硫醇在金箔表面形成復(fù)制了印章圖案的自組裝單層；圖案的特征尺寸可以小至50nm。在微造型中，PDMS印章被置于硬表面，液體聚合物流入表面和印章之間的凹進(jìn)處。聚合物凝固成可以含有特征尺寸小于10nm的想要的圖案。
掃描探針顯微鏡可以以原子尺寸細(xì)節(jié)對(duì)傳導(dǎo)材料的表面成像。因此可以將單個(gè)原子放在選擇的位置上并可以逐個(gè)原子地將結(jié)構(gòu)構(gòu)建成特定圖案。它還可以用于在表面產(chǎn)生刻痕，如果從STM尖端流出的電流增加，該顯微鏡成為電子束的很小來(lái)源，其可以用于書(shū)寫(xiě)納米級(jí)圖案。STM尖端還可以在表面推動(dòng)單個(gè)原子形成僅一個(gè)原子寬的環(huán)和線。
在超聲化學(xué)方法中，聲音空化方法被用于產(chǎn)生瞬時(shí)局部的熱區(qū)域，其具有極高溫度梯度和壓力(Suslick等人，1996)。溫度和壓力的突然改變帶來(lái)超聲化學(xué)前體(如有機(jī)金屬溶液)的破壞和納米顆粒的形成。
水力空化法由溶膠-凝膠溶液內(nèi)部產(chǎn)生和釋放氣泡產(chǎn)生的納米顆粒的合成組成(Sunstrom等人，1996)。
高能球磨法已是商業(yè)化技術(shù)，但是由于來(lái)自球磨法的污染問(wèn)題曾被認(rèn)為不干凈。然而，碳化鎢成分的提供和惰性氣體的使用和/或高真空方法已經(jīng)將雜質(zhì)減少到許多工業(yè)應(yīng)用可以接受的水平。通常缺點(diǎn)包括低表面積、高度多分散尺寸分布和所制備粉末的部分無(wú)定形態(tài)。
化學(xué)方法包括濕化學(xué)制備、表面鈍化法、核殼合成法、有機(jī)金屬前體法、溶膠-凝膠法、Langmuir-Blodgett法、在結(jié)構(gòu)化介質(zhì)中沉淀法、沸石法、膠團(tuán)和反相膠團(tuán)形成法。
目前許多化學(xué)策略可用于構(gòu)建更高級(jí)的結(jié)構(gòu)。有機(jī)分子可以通過(guò)分子識(shí)別連接。例如，協(xié)同的非共價(jià)的供體受體相互作用可以產(chǎn)生互相纏繞的環(huán)(索烴)。具有自組裝結(jié)構(gòu)的液體結(jié)晶聚合物可以由含有能夠進(jìn)行互補(bǔ)氫鍵相互作用的首基的有機(jī)分子形成。有機(jī)分子可以在金屬離子，如在雙螺旋結(jié)構(gòu)中提供立體化學(xué)收縮的金屬離子如Cu(I)周圍聚集。相反，無(wú)機(jī)簇的合成通常依賴于用穩(wěn)定化配體封端表面位點(diǎn)而鈍化生長(zhǎng)聚集體的表面。
濕化學(xué)制備法包括金屬離子和期望的陰離子之間在受控條件下反應(yīng)產(chǎn)生期望大小的納米晶體。
生物學(xué)方法包括使用細(xì)菌、酵母、真菌、植物進(jìn)行生物礦化和使用鐵蛋白、2，4-二氧四氫蝶啶合酶、病毒表層DNA等進(jìn)行生物模板化。
已進(jìn)行了一些使用微生物合成硫化物，通常是硫化鎘(CdS)的嘗試。已顯示可以在光滑假絲酵母(Candida glabrata)和粟酒裂殖酵母(Schizosaccharomyces pombe)中合成CdS納米顆粒。這些納米顆粒由稱為植物螯合肽的短肽包被，該短肽具有(y-Glu-Cys)n-Gly的一般結(jié)構(gòu)，其中n在2-6間變化。該納米顆粒是大小可重復(fù)產(chǎn)生、單分散性更好并且比合成產(chǎn)生的納米顆粒更穩(wěn)定。在CdS納米顆粒的微生物合成方面的更多工作仍是缺乏的并且受限于對(duì)分批培養(yǎng)的表征和有效生產(chǎn)的研究。
美國(guó)專利號(hào)5876480&6054495描述了產(chǎn)生未附聚的金屬納米顆粒的方法，包括步驟(a)在含水或極性的溶劑中形成分散體，該分散體包括未聚合的液體小泡，每種未聚合的液體小泡包含至少一個(gè)脂質(zhì)雙層，該脂質(zhì)雙層含有具有陰離子結(jié)合基團(tuán)的帶負(fù)電荷的液體，該液體小泡具有經(jīng)由離子鍵結(jié)合其上的催化性的第一種金屬離子，(b)將步驟(a)的分散體與含有游離的第二種金屬離子的敷金屬浴混合以形成混合物，和(c)在足以還原所述游離的第二種金屬離子和形成平均直徑在約1-100nm之間的未附聚的金屬納米顆粒的溫度下溫育步驟(b)的混合物。
美國(guó)專利號(hào)6068800描述了通過(guò)激光光束和液體前體溶液間的相互作用生產(chǎn)納米級(jí)顆粒的方法和裝置，在激光-液體相互作用中使用固體基質(zhì)或等離子體。
美國(guó)專利號(hào)5618475和5665277涉及具有納米顆粒尺寸，如約100納米直徑或更小微粒的制造，更具體地涉及由高溫蒸氣驟冷法生產(chǎn)金屬、合金、金屬互化物、陶瓷和其它材料的納米顆粒的裝置和方法，高溫蒸氣由具有將蒸發(fā)狀態(tài)與下游狀態(tài)有效分離和同時(shí)蒸發(fā)不同蒸汽壓的物質(zhì)特征的蒸發(fā)器產(chǎn)生。
美國(guó)專利號(hào)5736073描述了通過(guò)電子束蒸發(fā)物在基質(zhì)表面的直接沉積生產(chǎn)納米顆粒的方法。
美國(guó)專利號(hào)6706902的方法包括浸漬支持材料和在熱活化之后經(jīng)由噴霧或液化床技術(shù)干燥支持材料，導(dǎo)致形成含有貴金屬的支持組合物，其在氧化反應(yīng)的催化中有活性。
美國(guó)專利6562403廣泛涉及形成連接的納米顆粒膠態(tài)分散體和回收可以以超晶格形式存在的連接的納米顆粒的化學(xué)方法。
美國(guó)專利號(hào)5698483公開(kāi)了生產(chǎn)納米尺寸粉末的方法，包括將含有至少一種金屬陽(yáng)離子鹽的水性連續(xù)相與親水有機(jī)聚合物分散相混合，形成金屬陽(yáng)離子鹽/聚合物凝膠，在足以除去凝膠中的水和有機(jī)物的溫度下熱處理凝膠，留下納米顆粒大小的粉末作為殘余物。
這些方法的主要缺點(diǎn)在于價(jià)格昂貴、技術(shù)難度大和大量生產(chǎn)過(guò)于緩慢。大部分技術(shù)還是資金密集型并且材料和能源的利用率低。已知方法難以被控制以獲得將生產(chǎn)的納米級(jí)顆粒的想要的大小和形狀。許多這些合成技術(shù)還需要使用真空組件并且涉及化學(xué)廢物處理的環(huán)境考慮。制造亞微級(jí)顆粒所用的幾乎全部的方法在合成的三個(gè)主要組分的任一組分都使用至少一種有毒或可疑的化學(xué)試劑，所述組分為合成中使用的溶劑介質(zhì)、合成中使用的還原劑和用于穩(wěn)定化的材料。大部分已報(bào)道的方法嚴(yán)重依賴有機(jī)溶劑的使用。用這些溶劑制造的顆粒不是生物相容的，因此不適于在如生物傳感器和標(biāo)志物的生物應(yīng)用中使用。許多還原劑如硼氫化物、二甲基甲酰胺、肼是高反應(yīng)活性的化學(xué)物質(zhì)，在環(huán)境和生物學(xué)上都是危險(xiǎn)的。在一些情形下，例如在對(duì)二氧化碳有親和力的表面活性劑的情況下，分離和回收顆粒存在困難。然而，最顯著的一組問(wèn)題產(chǎn)生于穩(wěn)定化步驟。幾乎全部的以聚合物或化學(xué)品使用的穩(wěn)定化試劑或封端劑在最終的穩(wěn)定產(chǎn)物或制造穩(wěn)定物質(zhì)的過(guò)程中或在穩(wěn)定化過(guò)程中形成有危險(xiǎn)和風(fēng)險(xiǎn)的步驟。
制造納米顆粒的物理和化學(xué)方法涉及通過(guò)限制反應(yīng)環(huán)境控制微晶大小。然而，存在產(chǎn)物普遍的不穩(wěn)定和在獲得單分散尺寸方面的問(wèn)題。納米顆粒的分散體通常由于等離子體振子的共振吸收呈現(xiàn)很強(qiáng)的顏色，其可歸結(jié)為由電磁場(chǎng)存在引起的傳導(dǎo)電子的集體振動(dòng)。
在上述方法中的其它的問(wèn)題領(lǐng)域是顆粒的均勻分布、形態(tài)和結(jié)晶度、在合成中和合成之后顆粒的附聚和這些顆粒從反應(yīng)物的分離。
由于納米顆粒表面原子的配位作用是不完全的，納米顆粒極容易反應(yīng)，并且可以導(dǎo)致顆粒附聚以最小化系統(tǒng)的總表面積或界面能。這一問(wèn)題通過(guò)用保護(hù)基團(tuán)鈍化裸表面原子而克服。封端或鈍化顆粒不僅阻止附聚作用，還保護(hù)顆粒不受周圍環(huán)境影響，并且對(duì)表面提供電子穩(wěn)定作用。封端劑通常采用共價(jià)結(jié)合表面金屬原子的路易斯堿化合物的形式。
因此已經(jīng)開(kāi)發(fā)了化學(xué)技術(shù)以鈍化或穩(wěn)定化這些納米顆粒。期望可以保護(hù)納米顆粒不受環(huán)境影響但仍然可以維持其固有特性。業(yè)已表明，這些納米顆粒的大小、形態(tài)、穩(wěn)定性和特性(化學(xué)的和物理的)強(qiáng)烈依賴于制備方法和實(shí)驗(yàn)條件的特異性。
亞微級(jí)的納米顆粒的穩(wěn)定需要能夠結(jié)合到簇表面并由此阻止簇或分散顆粒不受控制的生長(zhǎng)或附聚成為更大顆粒的物質(zhì)。最簡(jiǎn)單的方法涉及使用溶劑作為小簇穩(wěn)定劑。還可以使用加入反應(yīng)物中以沉淀塊狀物質(zhì)的聚合物表面活性劑和穩(wěn)定劑制備未附聚的納米顆粒。聚合物黏附于生長(zhǎng)簇表面并通過(guò)空間或靜電排斥阻止納米簇的進(jìn)一步生長(zhǎng)。通常所用的化學(xué)穩(wěn)定劑包括多磷酸鈉和陰離子劑如硫醇鹽類。
大部分封端反應(yīng)涉及額外的步驟且封端劑通常是有毒性的物質(zhì)。
本發(fā)明的目的是提供能夠成功保持單獨(dú)的亞微米的和尤其納米級(jí)的顆粒分子的固有物理和化學(xué)特性的穩(wěn)定化溶液。
本發(fā)明的另一目的是為制造穩(wěn)定化溶液提供低價(jià)和環(huán)保的方法和為穩(wěn)定亞微米顆粒提供有效和“綠色”的方法。
本發(fā)明因此提供了包含軟化的生物細(xì)胞的水性提取物的亞微米顆粒穩(wěn)定化溶液，該溶液具有5.5到7.5的pH，斷路電位在+0.02到+0.2伏特之間，溫度在20攝氏度到30攝氏度之間，總體有機(jī)碳濃度至少在18000ppm。
通常，生物細(xì)胞是選自一組組織的植物組織的植物細(xì)胞，所述一組組織包含葉、果實(shí)、莖、根和花及其部分。
備選地，生物細(xì)胞是選自蠕蟲(chóng)、昆蟲(chóng)、魚(yú)、軟體動(dòng)物、甲殼動(dòng)物和更高級(jí)動(dòng)物的組織的動(dòng)物組織的動(dòng)物細(xì)胞。
仍然備選地，細(xì)胞是選自微生物的微生物細(xì)胞，所述微生物包括細(xì)菌、真菌、酵母、病毒、原生動(dòng)物和藻類。
本發(fā)明另一方面提供了制備亞微米顆粒穩(wěn)定化溶液的方法，該方法包括步驟(a)獲得新鮮的生物組織；(b)在水中軟化生物組織以形成含有生物組織提取液的懸浮液；(c)從懸浮液中除去大于1微米的懸浮顆粒以獲得澄清的濃縮提取液；(d)用去離子水以從原始溶液到1∶10稀釋倍數(shù)的比例稀釋濃縮的提取液；(e)調(diào)節(jié)溫度到25攝氏度；(f)調(diào)節(jié)稀釋的提取液的pH到5.5到7.5之間；(g)測(cè)量斷路電位以確保該電位在+0.02到+0.2伏特范圍之間；和(h)測(cè)量總的有機(jī)碳含量以確保在溶液中的含量至少為百萬(wàn)分之18000。
生物組織通常經(jīng)由選自一組軟化方法的至少一種方法軟化，所述一組軟化方法由研磨、混合、粉碎、微波處理、超聲處理、聲處理、搗碎、壓力擠壓、凍融、放射、熱處理、滲透(osmolysis)、酶促裂解、化學(xué)裂解、真空裂解和差壓裂解組成。
使懸浮液通過(guò)亞微米濾器過(guò)濾去除懸浮顆粒。
根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方案，用非極性溶劑，如正環(huán)己烷處理水性提取液以富集提取液中的生物分子。
本發(fā)明另一方面還提供了穩(wěn)定亞微米顆粒的方法，該方法包括步驟在根據(jù)本發(fā)明的穩(wěn)定化溶液中分散亞微米顆粒以獲得其中顆粒濃度范圍從5到300ppm的產(chǎn)物；和混合產(chǎn)物30分鐘到3小時(shí)以獲得穩(wěn)定的固體亞微米顆粒的懸浮液。
本發(fā)明另一方面還提供在合成亞微米金屬顆粒中穩(wěn)定亞微米金屬顆粒的方法，該方法包括步驟在去離子水中分散金屬鹽以形成溶液；將形成的溶液加入到根據(jù)本發(fā)明的穩(wěn)定化溶液以獲得其中金屬濃度范圍從5到300ppm的產(chǎn)物，和穩(wěn)定化溶液的有效稀釋范圍在1∶1到1∶10；將還原劑加入產(chǎn)物；和混合產(chǎn)物30分鐘到3小時(shí)以獲得穩(wěn)定的固體亞微米顆粒懸浮液。
通常，亞微米顆粒是選自過(guò)渡金屬、堿金屬、堿土金屬、稀土金屬、準(zhǔn)金屬、金屬組合、金屬化合物的顆粒，亞微米顆粒是納米顆粒，并且穩(wěn)定化溶液在納米顆粒的合成中或合成后被加入，其納米顆粒的合成方法選自化學(xué)方法、物理方法和生物學(xué)方法之一。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，亞微米顆粒是銀離子并且所述步驟包括在電導(dǎo)率小于3微西門子的去離子水中分散銀鹽。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方案，亞微米顆粒是金離子并且所述步驟包括在去離子水中分散金鹽。
通常，還原劑是至少一種選自穩(wěn)定化溶液、檸檬酸、硼氫化物、硫化鈉、乙酸鈉的還原劑。
本發(fā)明的理論考慮如下本質(zhì)上，細(xì)胞的化學(xué)組成在植物區(qū)系和動(dòng)物區(qū)系之間驚人相似。因此活的植物細(xì)胞在化學(xué)上與動(dòng)物細(xì)胞和微生物細(xì)胞非常相似。
所有細(xì)胞含有由如單糖、氨基酸、脂肪酸、核苷酸組成的的生物分子，如多糖、蛋白質(zhì)、脂類和核酸。此外還存在許多動(dòng)態(tài)活性分子如谷胱甘肽、細(xì)胞色素、泛醌、NADH、FADH、丙酮酸、檸檬酸、馬來(lái)酸、甘油。這些生物分子具有多種反應(yīng)基團(tuán)，如硫氫基、氨基、亞氨基、羧基、羥基等。
當(dāng)在水中軟化活細(xì)胞時(shí)，生物分子被釋放于水中。這些生物分子共同含有全部的反應(yīng)基團(tuán)，而其中的元素是以彼此特定比例存在。已發(fā)現(xiàn)這些生物分子具有令人驚奇的集體能力，其不僅能夠還原如金和銀的金屬離子，還能夠在立體上作用于金屬納米顆粒以在合成過(guò)程中或在合成后過(guò)程中穩(wěn)定金屬納米顆粒。相比于這些顆粒和通常的化學(xué)封端劑如硫醇類之間的相互作用，生物分子之間的結(jié)合作用相對(duì)微弱。
金屬納米簇是光學(xué)透明的，并且作為偶極。金屬納米簇的傳導(dǎo)和價(jià)鍵緊密相關(guān)且電子移動(dòng)發(fā)生非常自由。這些系統(tǒng)的潛在的應(yīng)用主要與光學(xué)和電子特性對(duì)顆粒大小的異常依賴有關(guān)。具有5-50nm大小的銀顆粒在410-420nm區(qū)域顯示出尖銳的吸收帶。而金納米顆粒在520-550nm觀察到相同現(xiàn)象。
根據(jù)本發(fā)明所述方法制備的金屬顆粒的大小取決于金屬離子的濃度和生物分子的濃度。
顆粒的合成需要兩步方法，即晶核形成繼之以顆粒的連續(xù)生長(zhǎng)。根據(jù)本發(fā)明，在合成第一步加入穩(wěn)定化溶液時(shí)，溶液中的金屬離子部分吸收在穩(wěn)定化溶液的生物分子表面上存在的游離親核基團(tuán)(-SH、OH2、NH2)并被還原。由此產(chǎn)生的被還原的金屬原子作為晶核形成中心并且促進(jìn)存在于總體溶液中的金屬離子的進(jìn)一步還原。原子的聚結(jié)導(dǎo)致金屬簇的形成并且可以通過(guò)天然配體和生物分子團(tuán)的表面活性劑形成部分得到控制。因此生物分子既作為還原劑又作為穩(wěn)定劑。業(yè)已發(fā)現(xiàn)需要生物分子團(tuán)的閾值濃度以接種亞微米形成和穩(wěn)定化過(guò)程。其按照生物分子團(tuán)的總有機(jī)碳含量表示。
通過(guò)實(shí)驗(yàn)已發(fā)現(xiàn)還原電位在納米顆粒(具體地，金和銀納米顆粒)的形成和穩(wěn)定中發(fā)揮重要和關(guān)鍵作用。在25℃和pH 7.0下由1M濃度的還原劑和其氧化形式顯示出的電動(dòng)勢(shì)被稱為它的標(biāo)準(zhǔn)還原電位。其為還原劑失去電子的相對(duì)趨勢(shì)的測(cè)量。
以正的或負(fù)的伏特在一種尺度上測(cè)量還原電位，在所述尺度上，正符號(hào)代表比負(fù)符號(hào)更低的還原電位。因此標(biāo)準(zhǔn)還原電位為+0.1伏特的物質(zhì)具有比標(biāo)準(zhǔn)還原電位為+0.2伏特的物質(zhì)更高的還原電位，因此標(biāo)準(zhǔn)還原電位為+0.1伏特的物質(zhì)將還原電位為+0.2伏特的物質(zhì)還原。一些生物分子如NADH、泛醌、細(xì)胞色素bκ的標(biāo)準(zhǔn)還原電位為-0.32伏特、-0.05伏特和+0.03伏特。另一方面，離子如金和銀轉(zhuǎn)化至其固態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)還原電位分別是+1.5伏特和+0.8伏特。因此，根據(jù)本發(fā)明發(fā)現(xiàn)許多生物分子的有效標(biāo)準(zhǔn)還原電位高于金和銀離子轉(zhuǎn)化至其固態(tài)顆粒所需的標(biāo)準(zhǔn)還原電位，可以有效還原溶液中的這些離子。因?yàn)樯锓肿訄F(tuán)個(gè)體組分的摩爾濃度未知，不可能測(cè)量本發(fā)明中形成的溶液的標(biāo)準(zhǔn)還原電位。然而，動(dòng)力學(xué)上溶液的斷路電位可以被容易地測(cè)定。在特定摩爾濃度下，斷路電位與標(biāo)準(zhǔn)還原電位有直接的關(guān)系。斷路電位指示溶液的最初經(jīng)驗(yàn)氧化還原狀態(tài)。
對(duì)于本發(fā)明的方法，穩(wěn)定化溶液具有+0.02到+0.2伏特的斷路電位是關(guān)鍵的，在5.5和7.5之間的pH和在20到30攝氏度之間的溫度也是重要參數(shù)。穩(wěn)定化溶液的總的有機(jī)碳含量還必須為至少18000ppm。電導(dǎo)率小于3微西門子的水的純度在優(yōu)化顆粒形成的方法中也具有顯著的重要性。反應(yīng)溶液中的金屬離子濃度應(yīng)該在5到300ppm之間；母液中的金屬離子為150到60000ppm。
在實(shí)驗(yàn)期間已發(fā)現(xiàn)，通常在完整的植物、動(dòng)物或微生物中的植物細(xì)胞、動(dòng)物和微生物細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)的生物分子具有還原電位，和當(dāng)暴露于周圍環(huán)境空氣中時(shí)其還原能力非常緩慢的降低而在變性處理時(shí)還原能力迅速降低。因此其還原能力負(fù)相關(guān)于組織的新鮮度。還發(fā)現(xiàn)還原能力在組織與組織之間變化并且與暴露于空氣的持續(xù)時(shí)間呈反比，最終趨近于零。
此處將所附實(shí)施例作為參考描述本發(fā)明，這些實(shí)施例并非作為本發(fā)明范圍的限制。
實(shí)施例1
使用帶有預(yù)濾器、碳濾器和反滲透膜的Labconco，USA專業(yè)水處理系統(tǒng)采集水。經(jīng)安裝在儀器上的聯(lián)機(jī)數(shù)字計(jì)測(cè)得所述水具有2.7微西門子的電導(dǎo)率。
將50枝整朵朱槿(Hibiscus rosasinensis Linn)(48.37gm濕重)用150ml去離子水在攪拌器(500rpm)中軟化10分鐘以獲得均質(zhì)粘性懸浮液。使該粘性懸浮液通過(guò)Whatman No1濾紙?jiān)谡婵障逻^(guò)濾以獲得澄清的165ml粘性溶液。從中取10ml等分試樣用水稀釋至100ml。
取7ml等分試樣在電化學(xué)分析儀(CH Instruments 600B，USA)上使用三電極系統(tǒng)在25℃檢測(cè)斷路電位。Ag/AgCl(aq)用作參考電極，玻態(tài)碳用作工作電極(直徑3mm)，Pt金屬絲(長(zhǎng)4cm)用作對(duì)電極。測(cè)出值為+0.15伏特。同樣的，使用數(shù)字pH計(jì)(control Dynamics，印度)檢測(cè)自由流動(dòng)溶液的pH為5.6。
使用Beckman TOC分析儀測(cè)量總的有機(jī)碳的濃度為22180ppm。
使用Borohydride還原法合成銀納米顆粒，方法如Jin.R、Cao.Y.W.、Kelly k.l.、Schatz G.C.、Zheng J.G.和Chad A.Mirkin(2001)Photoinduced conversion of silver nanospheres to nanoprisms.Science294；1901-1903所述。簡(jiǎn)言之，10ml花的水性提取液與100μl硝酸銀母液(100mM)反應(yīng)，繼之加入100μl的硼氫化鈉(500mM)使形成膠態(tài)懸浮液。
使用Diode Array分光光度計(jì)(Ocean Optics，USA)在200-800nm掃描膠態(tài)懸浮液樣品。在410nm的峰被檢出。該峰是銀納米顆粒的特征性等離子體振子峰(附1)，通常具有5-120nm的平均直徑。
使用透射電鏡(TEM)在200kV用裝備有場(chǎng)發(fā)射槍，即CM200 FEG的Philips電子顯微鏡檢查另一份膠態(tài)懸浮液。吸取2μl的膠體溶液至碳包被的銅網(wǎng)制備TEM標(biāo)本并獲得圖像。在圖像中所見(jiàn)平均大小為10-20nm(附2)。
使用帶有E掃描頭的Nanonics MultiView 1000 AFM(NanonicsImaging Ltd.，Jerusalem，以色列)對(duì)樣品進(jìn)行原子力顯微鏡掃描。用具有20nm半徑和80kHz共振頻率的探針以非接觸模式掃描樣品。使用QUARTZ軟件，版本1.00(Cavendish Instruments Ltd.，UK)對(duì)AFM圖像進(jìn)行捕獲、加工和分析。將5μl樣品置于1cm2載玻片(厚度0.5mm)上并在成像前層流干燥。觀察50-100nm直徑和125nm高的均勻顆粒，樣品的一部分的三維AFM視圖如在附3a所示，圖3b是二維視圖，顯示通常顆粒的大小分析。
于室溫27℃保存10ml膠態(tài)懸浮液90天。在90天結(jié)束時(shí)，進(jìn)行光譜掃描并重復(fù)TEM和AFM顯微鏡實(shí)驗(yàn)。發(fā)現(xiàn)等離子體振子峰、顆粒大小和形狀基本保持不變。因此證明沒(méi)有納米顆粒的附聚。
另外2ml溶液被保存于60℃水浴30分鐘，基本沒(méi)有觀測(cè)到等離子體振子峰、顆粒大小和形狀的改變，說(shuō)明納米顆粒懸浮液穩(wěn)定。
同樣的，另外2ml納米顆粒懸浮液在-70℃冷凍而后在室溫下解凍。解凍后對(duì)樣品進(jìn)行光譜掃描并重復(fù)TEM和AFM顯微鏡實(shí)驗(yàn)。發(fā)現(xiàn)等離子體振子峰、顆粒大小和形狀基本保持不變。因此證明沒(méi)有納米顆粒的附聚。
仍有另外2ml溶液使用冷凍干燥器(Vertis Freezemobile 5EL，USA)真空冷凍干燥。干燥的粉末被重懸在2ml去離子水并進(jìn)行光譜掃描并重復(fù)TEM和AFM顯微鏡實(shí)驗(yàn)。發(fā)現(xiàn)等離子體振子峰、顆粒大小和形狀基本保持不變。因此證明沒(méi)有納米顆粒的附聚。
另外2ml溶液使用超速離心(Optima Max離心機(jī)，BeckmanCoulter，USA)在30000G離心30分鐘。沉淀被重懸于2ml去離子水并進(jìn)行光譜掃描并重復(fù)TEM和AFM顯微鏡實(shí)驗(yàn)。發(fā)現(xiàn)等離子體振子峰、顆粒大小和形狀基本保持不變。因此證明沒(méi)有納米顆粒的附聚。
同樣的，5ml納米顆粒懸浮液用pH強(qiáng)度(3、4和5)的檸檬酸鹽緩沖液和pH強(qiáng)度(8、9和10)的磷酸鹽緩沖液緩沖并保存30分鐘，在30分鐘結(jié)束時(shí)對(duì)其進(jìn)行光譜掃描并重復(fù)TEM和AFM顯微鏡實(shí)驗(yàn)。發(fā)現(xiàn)等離子體振子峰、顆粒大小和形狀基本保持不變。因此證明沒(méi)有納米顆粒的附聚。
在5ml納米顆粒懸浮液中加入氯化鈉實(shí)現(xiàn)終濃度10mM到50mM，加入30分鐘后，對(duì)其進(jìn)行光譜掃描并重復(fù)TEM和AFM顯微鏡實(shí)驗(yàn)。發(fā)現(xiàn)等離子體振子峰、顆粒大小和形狀基本保持不變。因此證明沒(méi)有納米顆粒的附聚。
以上檢測(cè)表明花提取液中存在的情況下，銀納米顆粒在普通和中等苛刻環(huán)境條件下穩(wěn)定。
實(shí)施例2具有2.7微西門子電導(dǎo)率的水被用于實(shí)驗(yàn)并且實(shí)驗(yàn)在27攝氏度進(jìn)行。
長(zhǎng)刺天門冬(Asparagus racemosus)的葉子(47.00gm濕重)以150ml水軟化，方法如實(shí)施例1所述，并通過(guò)Whatman No1濾紙抽真空過(guò)濾獲得澄清的155ml溶液。從該母液取10ml等分試樣用去離子水稀釋至100ml并通過(guò)振蕩徹底混合。如實(shí)施例1所述測(cè)量斷路電位和pH分別為+0.09伏特和6.0。使用Beckman TOC分析儀測(cè)量總的有機(jī)碳濃度為23480ppm。
使用檸檬酸鹽還原法合成金亞微米顆粒，方法如J Turkevitch，P.CStevenson和J Hillier(1951)Nucleation and Growth Process in theSynthesis of Colloidal Gold.Discuss.Faraday Soc.，11，55-75所述。簡(jiǎn)言之，10ml葉提取液與200μl檸檬酸三鈉溶液(1％)反應(yīng)，繼之加入25μl氯金酸(25mM)。如實(shí)施例1所述抽取樣品和檢查多種參數(shù)。在540nm觀察到納米金顆粒的特征性等離子體振子峰，表明平均直徑在20-150nm范圍(附4)。TEM和AFM研究(附5和6)確定納米級(jí)亞微米顆粒和其平均直徑為30nm。如實(shí)施例1所述詳細(xì)檢測(cè)納米顆粒的穩(wěn)定性并觀察到金納米顆粒在普通和中等苛刻環(huán)境條件下穩(wěn)定。
實(shí)施例3具有電導(dǎo)率2.7微西門子的水被用于實(shí)驗(yàn)。
真菌Itajahia sp.的子實(shí)體(45gm濕重)用實(shí)施例1所述的150ml水軟化，并通過(guò)Whatman No1濾紙抽真空過(guò)濾以獲得澄清的165ml溶液。從該母液取10ml等分試樣用去離子水稀釋至100ml并通過(guò)振蕩徹底混合。如實(shí)施例1所述測(cè)量斷路電位和pH分別為+0.11伏特和6.0。使用Beckman TOC分析儀測(cè)量總的有機(jī)碳濃度為26800ppm。
使用硫化鈉作為還原劑通過(guò)固相合成法合成FeS納米顆粒，方法如W-X Zhang、CB wang和HI Lien(1998)Treatment of chlorinated organiccontaminants with nanoscale bimetallic particles.Catalysis Today.47；387-395所述。簡(jiǎn)言之，在10ml提取液中加入FeSO4(0.25M)，接著加入硫化鈉(0.25M)并在氮?dú)庀聞×覕嚢?。向混合物中逐滴加入Na2S(1M，5ml)得到FeS的黑色膠態(tài)懸浮液。將此膠態(tài)懸浮液在25℃以8000×g離心30分鐘并傾析上清液分離出顆粒。用N2清潔的去離子水洗滌數(shù)次以除去未反應(yīng)成分。真空干燥后儲(chǔ)存于室溫干凈的瓶中。如實(shí)施例1所述抽取樣品并檢測(cè)多種參數(shù)。TEM和AFM研究確定亞微米顆粒和其平均直徑為250nm。如實(shí)施例1所述詳細(xì)檢測(cè)其穩(wěn)定性并觀察到該顆粒在普通和中等苛刻環(huán)境條件下穩(wěn)定。FeS顆粒在環(huán)境溫度保持黑色，表明顆粒穩(wěn)定。
實(shí)施例4具有電導(dǎo)率2.7微西門子的水被用于實(shí)驗(yàn)。
在另一實(shí)施例中，夜花(Nyctanthes arbor-tristis)的花(常用名；harsingar；53.00gm濕重)如實(shí)施例1所述用150ml去離子水軟化。懸浮液通過(guò)Whatman No1濾紙抽真空過(guò)濾以獲得澄清的170ml溶液。從該母液取10ml等分試樣用去離子水稀釋至100ml并通過(guò)振蕩徹底混合。如實(shí)施例1所述測(cè)量斷路電位和pH分別為+0.120伏特和5.8。使用Beckman TOC分析儀測(cè)量總的有機(jī)碳濃度為20190ppm。
使用光還原法在溶液中合成銅納米顆粒，方法如在S Kapoor和TMukherjee，(2003)Photochemical formation of copper nanoparticles inpoly(N-vinylpyrrolidone).Chemical Physics Letters 370；83-87所述。簡(jiǎn)言之，取10ml花提取液與1×10-4M CuSO4在如所述的一組條件下反應(yīng)。產(chǎn)生的膠態(tài)懸浮液顯示銅的特征性等離子體振子波帶在565nm，說(shuō)明平均大小在10-50nm范圍。膠態(tài)懸浮液在室溫21天內(nèi)保持穩(wěn)定。
實(shí)施例5具有電導(dǎo)率2.7微西門子的水被用于實(shí)驗(yàn)。
將羊角掌(aloe vera)的整葉(55.37gm濕重)清洗、去皮和用150ml去離子水在攪拌器(500rpm)軟化10分鐘以獲得均質(zhì)粘性懸浮液。該粘性懸浮液通過(guò)Whatman No1濾紙抽真空過(guò)濾以獲得澄清的165ml粘性溶液。從該母液取10ml等分試樣用水稀釋至100ml并通過(guò)振蕩徹底混合得到自由流動(dòng)的溶液。如實(shí)施例1所述測(cè)量斷路電位和pH分別為+0.08伏特和6.8。使用Beckman TOC分析儀測(cè)量總的有機(jī)碳濃度為29300ppm。
使用微乳液方法合成鉍納米顆粒，方法如J.Fang、KL Stokes、JAwienmann、WL Zhou，(2000).Nanocrystalline bismuth synthesized via aninsitu polymerization-microemulsion process.Material Letters 42113-120所述。簡(jiǎn)言之，取10ml羊角掌提取液與0.3M硝酸鉍溶液反應(yīng)，接著加入0.15M硼氫化鈉，其余條件不變。產(chǎn)生的膠態(tài)懸浮液顯示鉍的特征性等離子體振子波帶在268nm，說(shuō)明平均大小在10-100nm范圍。膠態(tài)懸浮液在室溫穩(wěn)定21天。
實(shí)施例6具有電導(dǎo)率2.7微西門子的水用于實(shí)驗(yàn)。
印楝(Azadirachta indica)的成熟果實(shí)(53.00gm濕重)如實(shí)施例1所述用150ml去離子水軟化并除去種子。該粘性懸浮液通過(guò)WhatmanNo1濾紙抽真空過(guò)濾以獲得澄清的170ml溶液。從該母液取10ml等分試樣用去離子水稀釋至100ml并通過(guò)振蕩徹底混合。如實(shí)施例1所述測(cè)量斷路電位和pH分別為+0.110伏特和6.2。使用Beckman TOC分析儀測(cè)量總的有機(jī)碳濃度為25400ppm。
通過(guò)固相反應(yīng)合成CdS納米顆粒，方法如W Wang、Z liu、C Zheng、C Xu Y Liu、G Wang，(2003).Synthesis of CdS nano particles by a noveland simple one-step.solid-state reaction in the presence of a nonionicsurfactant.Material Letters 572755-2760所述。通常，5.8gm氯化鎘與6.144gm硫化鈉在10ml果實(shí)提取液中研磨。產(chǎn)生的懸浮液在25℃以8000×G離心30分鐘并傾析上清液分離出顆粒。用去離子水洗滌數(shù)次以除去未反應(yīng)成分并將沉淀溶解于水。產(chǎn)生的膠態(tài)懸浮液顯示CdS的特征性等離子體振子波帶在468nm，說(shuō)明如TEM圖所示(附7)平均大小在5-10nm范圍。膠態(tài)懸浮液在室溫穩(wěn)定60天。
實(shí)施例7具有電導(dǎo)率2.7微西門子的水用于實(shí)驗(yàn)。
赤桉(Eucalyptus camaldulensis)的葉(54gm濕重)如實(shí)施例1所述用150ml去離子水軟化。該懸浮液通過(guò)Whatman No1濾紙抽真空過(guò)濾以獲得澄清的157ml溶液。如實(shí)施例1所述測(cè)量斷路電位和pH分別為+0.07伏特和6.2。使用Beckman TOC分析儀測(cè)量總的有機(jī)碳濃度為23180ppm。
通過(guò)微波輻射合成CeO2納米晶體，方法如X H Liao、J Zhu、J J Zhu、J Z Xu和H Y Chen(2001).Preparation of monodispersed nanocrystallineCeO2powders by microwave irradiation.Chem.Commun.937-938所述。具體的，重量百分比為1％的PEG、0.01mol L-1(NH4)2-Ce(NO3)6、重量百分比為1％的乙酸鈉和1％提取液暴露于30％功率水平的微波輻射(微波操作以30秒為周期，開(kāi)9秒，并關(guān)21秒，于650W的總功率下持續(xù)10分鐘)，隨后冷卻到室溫。將產(chǎn)生的沉淀離心，用蒸餾水洗滌并在空氣中干燥。收集最終的黃色產(chǎn)物用于表征。使用TEM觀察大小范圍在10-20nm的顆粒，90天后重新檢查其穩(wěn)定性。
實(shí)施例8具有電導(dǎo)率2.7微西門子的水用于實(shí)驗(yàn)。
催眠睡茄(Withania somnifera)的根(常用名印度人參；50gm濕重)如實(shí)施例1所述用150ml去離子水軟化。該懸浮液通過(guò)Whatman No1濾紙抽真空過(guò)濾以獲得澄清的157ml溶液。從該母液取10ml等分試樣用去離子水稀釋至100ml和通過(guò)振蕩徹底混合。如實(shí)施例1所述測(cè)量斷路電位和pH分別為+0.07伏特和6.2。使用Beckman TOC分析儀測(cè)量總的有機(jī)碳濃度為24300ppm。
在加熱條件下使用硫還原法合成PbS納米顆粒，方法如Jin Joo、HyonBin Na、Taekyung Yu、Jung Ho Yu、Young Woon Kim、Fanxin Wu、Jin Z.Zhang和Taeghwan Hyeon，(2003).Generalized and FacileSynthesis of Semiconducting metal Sulfide Nanocrystals.J.AM.CHEM.SOC.2003，125，11100-11105所述。通常，10ml提取液在硫(27mg)存在下與PbCl2(0.28gm)反應(yīng)。如圖8附圖
所示，顆粒大小在5-10nm范圍。90天后TEM圖像未發(fā)生改變。
實(shí)施例9具有電導(dǎo)率2.7微西門子的水用于實(shí)驗(yàn)。
赤桉(Eucalyptus camaldulensis)的葉(54gm濕重)如實(shí)施例1所述用150ml去離子水軟化。懸浮液通過(guò)Whatman No1濾紙抽真空過(guò)濾以獲得澄清的157ml溶液。如實(shí)施例1所述測(cè)量斷路電位和pH分別為+0.07伏特和6.2。使用Beckman TOC分析儀測(cè)量總的有機(jī)碳濃度為22150ppm。
在加熱條件下使用硫還原法合成ZnS納米顆粒，方法如Jin Joo、HyonBin Na、Taekyung Yu、Jung Ho Yu、Young Woon Kim、Fanxin Wu、Jin Z.Zhang和Taeghwan Hyeon，(2003).Generalized and FacileSynthesis of Semiconducting metal Sulfide Nanocrystals.J.AM.CHEM.SOC.2003，125，11100-11105所述。具體的，取10ml的提取液在硫(6mM)存在下與ZnCl2(2mM)反應(yīng)。顆粒大小在10-30nm范圍。顆粒在UV輻射激發(fā)時(shí)發(fā)出熒光，該特點(diǎn)在30天后保持不變。
實(shí)施例10具有電導(dǎo)率2.7微西門子的水用于實(shí)驗(yàn)。
將羊角掌(aloe vera)的5片整葉(55.37gm濕重)清洗、去皮并用150ml去離子水在攪拌器(500rpm)軟化10分鐘以獲得均質(zhì)粘性懸浮液。該粘性懸浮液通過(guò)Whatman No1濾紙抽真空過(guò)濾以獲得澄清的165ml粘性溶液。從該母液取10ml等分試樣用去離子水稀釋至100ml并通過(guò)振蕩徹底混合得到自由流動(dòng)的溶液。如實(shí)施例1所述測(cè)量斷路電位和pH分別為+0.07伏特和6.8。使用Beckman TOC分析儀測(cè)量總的有機(jī)碳濃度為24200ppm。
在加熱條件下使用硫還原法合成MnS納米顆粒，方法如Jin Joo、Hyon Bin Na、Taekyung Yu、Jung Ho Yu、Young Woon Kim、Fanxin Wu、Jin Z.Zhang和Taeghwan Hyeon，(2003).Generalized and FacileSynthesis of Semiconducting metal Sulfide Nanocrystals.J.AM.CHEM.SOC.2003，125，11100-11105所述。通常，10ml提取液在硫(2mM)存在下與MnCl2(2mM)反應(yīng)。顆粒大小在20-80nm范圍。
實(shí)施例1149gm的絨毛銀葉花(Argyeria speciosa)的葉(7in no)在攪拌器用蒸餾水軟化；終體積補(bǔ)至150ml。提取液通過(guò)薄紗細(xì)布過(guò)濾并進(jìn)一步在5000rpm離心5分鐘以在使用前移去懸浮物。如實(shí)施例1所述測(cè)量斷路電位和pH分別為+0.05伏特和6.8。使用Beckman TOC分析儀測(cè)量總的有機(jī)碳濃度為30200ppm。
分別使用檸檬酸鹽法和硼氫化物還原法合成的金納米顆粒和銀納米顆粒懸浮于10ml葉提取液。產(chǎn)物溶液充分混合1小時(shí)。取出樣品并如實(shí)施例1所述檢測(cè)多種參數(shù)。金納米顆粒的特征性等離子體振子峰在540nm，說(shuō)明顆粒的平均直徑在20到150nm范圍。銀納米顆粒在410nm觀察到出現(xiàn)相似的峰并且TEM圖像顯示納米顆粒大小范圍在50-120nm。在90天后穩(wěn)定性保持不變。
實(shí)施例12將苦瓜(bitter gourd)(20gm)浸于水中，在攪拌器中混合，用150ml蒸餾水稀釋。擠壓果肉通過(guò)薄紗細(xì)布獲得提取液。實(shí)驗(yàn)前用WhatmanNo1濾紙過(guò)濾提取液并儲(chǔ)存在4℃。如實(shí)施例1所述測(cè)量斷路電位和pH分別為+0.07伏特和6.9。使用Beckman TOC分析儀測(cè)量總的有機(jī)碳濃度為24200ppm。
通過(guò)向5倍稀釋的10ml苦瓜提取液中加入微量的硝酸銀和氯化金母液(濃度分別為50000ppm和25000ppm)合成金納米顆粒和銀納米顆粒。所得溶液充分混合3小時(shí)。在溫育3小時(shí)后，銀納米顆粒溶液顏色從無(wú)色變?yōu)槲⒓t黃色，金納米顆粒溶液顏色從金黃變?yōu)榉凵?。金納米顆粒的特征性等離子體振子峰在550nm，說(shuō)明顆粒的平均直徑在20到150nm范圍。對(duì)于銀顆粒，在420nm觀察到相似的峰，TEM圖像顯示納米顆粒大小范圍在50到120nm。在90天后穩(wěn)定性保持不變。
實(shí)施例1350gm的活蚯蚓(Lumbricus terristris)用150ml去離子水在研缽中研碎直至形成均質(zhì)粘性懸浮液。通過(guò)Whatman No1濾紙真空過(guò)濾粘性溶液獲得澄清溶液。將該溶液稀釋10倍并如實(shí)施例1所述測(cè)量斷路電位和pH分別為+0.18伏特和7。使用Beckman TOC分析儀測(cè)量總的有機(jī)碳濃度為32200ppm。
通過(guò)向10ml水性提取液中加入微量的硝酸銀和氯化金母液(濃度分別為50000ppm和25000ppm)合成金納米顆粒和銀納米顆粒。所得溶液充分混合1小時(shí)。取出樣品并如實(shí)施例1所述檢測(cè)多種參數(shù)。觀察到的銀納米顆粒特征性等離子體振子峰在410nm，金納米顆粒的特征性等離子體振子峰在530nm。銀納米顆粒的TEM圖像也確定形成的銀納米顆粒范圍在10-50nm，金納米顆粒范圍在30-80nm。
實(shí)施例1450gm的鮮魚(yú)(鯧魚(yú)-Pampus argentus)在組織勻漿機(jī)中研碎并與150ml去離子水混合至形成均質(zhì)粘性懸浮液。通過(guò)Whatman No1濾紙真空過(guò)濾粘性溶液獲得澄清溶液。該溶液稀釋10倍并如實(shí)施例1所述測(cè)量斷路電位和pH分別為+0.09伏特和7.2。使用Beckman TOC分析儀測(cè)量總的有機(jī)碳濃度為34200ppm。
通過(guò)向10ml水性提取液中加入微量的硝酸銀和氯化金母液(濃度分別為50000ppm和25000ppm)合成金納米顆粒和銀納米顆粒。所得溶液充分混合1小時(shí)。取出樣品并如實(shí)施例1所述檢測(cè)多種參數(shù)。觀察到銀納米顆粒的特征性等離子體振子峰在410nm，金納米顆粒的特征性等離子體振子峰在530nm。銀納米顆粒的TEM圖像也確定形成的銀納米顆粒范圍在10-50nm，金納米顆粒范圍在30-80nm。
實(shí)施例1550gm新鮮收獲的沉淀形式的大腸桿菌(Escherichia coli)培養(yǎng)物在去離子水中超聲處理15分鐘。產(chǎn)生的懸浮液在8000G離心，其澄清上清液稀釋10倍并如實(shí)施例1所述測(cè)量斷路電位和pH分別為+0.1伏特和6.7。使用Beckman TOC分析儀測(cè)量總的有機(jī)碳濃度為24000ppm。
通過(guò)向10ml水性提取液中加入微量的硝酸銀和氯化金母液(濃度分別為50000ppm和25000ppm)合成金納米顆粒和銀納米顆粒。所得溶液充分混合1小時(shí)。取出樣品并如實(shí)施例1所述檢測(cè)多種參數(shù)。觀察到銀納米顆粒的特征性等離子體振子峰在420nm，金納米顆粒的特征性等離子體振子峰在550nm。銀納米顆粒的TEM圖像也證實(shí)形成的銀納米顆粒范圍在10-50nm，金納米顆粒范圍在30-80nm。
實(shí)施例16具有電導(dǎo)率2.7微西門子的水用于實(shí)驗(yàn)。
將羊角掌(aloe vera)的5片整葉(55.37gm濕重)清洗、去皮并用150ml去離子水在攪拌器(500rpm)軟化10分鐘以獲得均質(zhì)粘性懸浮液。該粘性懸浮液通過(guò)Whatman No1濾紙抽真空過(guò)濾以獲得澄清的165ml粘性溶液。向該溶液加入50ml的正環(huán)己烷，產(chǎn)物在分液漏斗中充分振蕩。分離環(huán)己烷提取液，內(nèi)容物用150ml去離子水中重新抽提。從該母液取10ml等分試樣用去離子水稀釋至200ml并通過(guò)振蕩徹底混合得到自由流動(dòng)的溶液。如實(shí)施例1所述測(cè)量斷路電位和pH分別為+0.11伏特和6.8。使用Beckman TOC分析儀測(cè)量總的有機(jī)碳濃度為19200ppm。
通過(guò)向10ml的水性提取液中加入微量的硝酸銀和氯化金母液(濃度分別為50000ppm和25000ppm)合成金納米顆粒和銀納米顆粒。所得溶液充分混合1小時(shí)。取出樣品并如實(shí)施例1所述檢測(cè)多種參數(shù)。觀察到銀納米顆粒的特征性等離子體振子峰在420nm，金納米顆粒的特征性等離子體振子峰在550nm。銀納米顆粒的TEM圖像也證實(shí)形成的銀納米顆粒范圍在20-40nm，金納米顆粒范圍在5-10nm。
上述全部實(shí)施例在溫度約25攝氏度下進(jìn)行。
實(shí)施例表明生物組織軟化細(xì)胞的水性提取液是優(yōu)良的亞微米顆粒穩(wěn)定劑。此外，它們?cè)诮鸷豌y亞微米顆粒的合成中是生態(tài)友好的還原劑。
權(quán)利要求
1.包含軟化的生物細(xì)胞的水性提取液的亞微米顆粒穩(wěn)定化溶液，其pH為5.5到7.5，斷路電位為+0.02到+0.2伏特，溫度為20攝氏度到30攝氏度，總的有機(jī)碳濃度為至少18000ppm。
2.如權(quán)利要求1所述的亞微米顆粒穩(wěn)定化溶液，其中生物細(xì)胞是植物細(xì)胞。
3.如權(quán)利要求1所述的亞微米顆粒穩(wěn)定化溶液，其中生物細(xì)胞是選自葉、果實(shí)、莖、根和花及其部分的活組織中至少一種植物組織的細(xì)胞。
4.如權(quán)利要求1所述的亞微米顆粒穩(wěn)定化溶液，其中生物細(xì)胞是動(dòng)物細(xì)胞。
5.如權(quán)利要求1所述的亞微米顆粒穩(wěn)定化溶液，其中生物細(xì)胞是選自蠕蟲(chóng)、昆蟲(chóng)、魚(yú)、軟體動(dòng)物、甲殼動(dòng)物和更高等動(dòng)物的組織的至少一種動(dòng)物組織的細(xì)胞。
6.如權(quán)利要求1所述的亞微米顆粒穩(wěn)定化溶液，其中細(xì)胞是微生物細(xì)胞。
7.如權(quán)利要求1所述的亞微米顆粒穩(wěn)定化溶液，其中細(xì)胞選自包括細(xì)菌、真菌、酵母、病毒、原生動(dòng)物和藻類的微生物。
8.如權(quán)利要求1所述的亞微米顆粒穩(wěn)定化溶液的制備方法，其包括步驟(a)獲得新鮮的生物組織；(b)在水中軟化生物組織以形成含有生物組織提取液的懸浮液；(c)從懸浮液除去大于1微米的懸浮顆粒以獲得澄清的濃縮提取液；(d)以從原始溶液到1∶10稀釋倍數(shù)的比例稀釋濃縮的提取液；(e)調(diào)節(jié)溫度到25攝氏度；(f)調(diào)節(jié)稀釋的提取液的pH到5.5到7.5之間；(g)測(cè)量斷路電位以確保該電位在+0.1到+0.2伏特范圍之間；和(h)測(cè)量總的有機(jī)碳含量以確保在溶液中的含量至少為百萬(wàn)分之18000。
9.如權(quán)利要求8所述亞微米顆粒穩(wěn)定化溶液的制備方法，其中生物組織通過(guò)選自一組軟化方法的至少一種軟化方法軟化，所述一組軟化方法由研磨、混合、粉碎、微波處理、超聲處理、聲處理、搗碎、壓力擠壓、凍融、放射、熱處理、滲透(osmolysis)、酶促裂解、化學(xué)裂解、真空裂解和差壓裂解組成。
10.制備亞微米顆粒穩(wěn)定化溶液的方法，其中通過(guò)使用亞微米濾器過(guò)濾懸浮液除去懸浮顆粒。
11.穩(wěn)定亞微米顆粒的方法，其包括步驟(a)在去離子水中分散亞微米顆粒以形成顆粒濃度在150到60000ppm范圍的分散體；(b)向權(quán)利要求1的穩(wěn)定化溶液加入所述分散體以獲得顆粒濃度在5到300ppm范圍的產(chǎn)物；(c)混合產(chǎn)物30分鐘到3小時(shí)以獲得穩(wěn)定化的固體亞微米顆粒懸浮液。
12.在亞微米金屬顆粒合成期間穩(wěn)定亞微米金屬顆粒的方法，其包括步驟在去離子水中分散金屬鹽以形成溶液；向根據(jù)權(quán)利要求1的穩(wěn)定化溶液加入所形成的溶液，以獲得金屬濃度范圍在5到300ppm的產(chǎn)物并且穩(wěn)定化溶液的有效稀釋范圍為1∶1到1∶10；向產(chǎn)物加入還原劑；和混合產(chǎn)物30分鐘到3小時(shí)以獲得穩(wěn)定的固體亞微米顆粒懸浮液。
13.如權(quán)利要求11所述的方法，其中亞微米顆粒是選自過(guò)渡金屬、堿金屬、堿土金屬、稀土金屬、準(zhǔn)金屬、金屬組合、金屬化合物的顆粒。
14.如權(quán)利要求11所述的方法，其中亞微米顆粒是納米顆粒并且通過(guò)選自化學(xué)方法、物理方法和生物學(xué)方法的方法合成納米顆粒的過(guò)程中加入穩(wěn)定化溶液。
15.如權(quán)利要求11所述的方法，其中亞微米顆粒是銀離子并且所述步驟包括在電導(dǎo)率小于3微西門子的去離子水中分散銀鹽。
16.如權(quán)利要求11所述的方法，其中亞微米顆粒是金離子并且所述步驟包括在去離子水中分散金鹽。
17.如權(quán)利要求11或12所述的方法，其中用非極性溶劑，通常用正環(huán)己烷處理水性提取液。
18.如權(quán)利要求12所述的方法，其中還原劑是選自包含穩(wěn)定化溶液、檸檬酸、硼氫化物、硫化鈉、乙酸鈉的組的至少一種還原劑。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了包含軟化的生物細(xì)胞的水性提取液的亞微米顆粒穩(wěn)定化溶液，其pH為5.5到7.5，斷路電位為+0.02到+0.2伏特，溫度為20攝氏度到30攝氏度，總的有機(jī)碳濃度為至少18000ppm。生物細(xì)胞選自植物組織的植物細(xì)胞、動(dòng)物組織的動(dòng)物細(xì)胞和微生物細(xì)胞。本發(fā)明還提供了制備穩(wěn)定化溶液的方法和穩(wěn)定亞微米金屬顆粒的方法。
文檔編號(hào)B01J13/00GK1950142SQ200580014830
公開(kāi)日2007年4月18日 申請(qǐng)日期2005年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月12日
發(fā)明者基肖爾·馬杜卡爾·帕克尼卡爾 申請(qǐng)人:基肖爾·馬杜卡爾·帕克尼卡爾