巰基聚乙二醇在制備水溶性金納米簇中的應用的制作方法
【專利摘要】本發明提供了巰基聚乙二醇在制備多功能水溶性金納米簇中的應用，所述巰基聚乙二醇如式（I）所示：HS-(CH2)m-(OCH2CH2)n-X。本發明利用巰基聚乙二醇制得的水溶性金納米簇同時具有純凈度高（可在超純水中穩定存在）、穩定性好（在不同pH下和不同緩沖液體系中均穩定）、水溶性好、可表面化學修飾、可靶向、以及合成簡單等優點。
【專利說明】巰基聚乙二醇在制備水溶性金納米簇中的應用
【技術領域】
[0001]本發明屬于納米材料【技術領域】,特別涉及巰基聚乙二醇在制備水溶性金納米簇中的應用。
【背景技術】
[0002]金屬納米簇一般由幾個到一百個原子組成，是一種新型的納米材料，并在最近幾年引起了人們廣泛的興趣。典型的金納米簇的直徑在4nm以下，它的性質介于單個的原子和稍微大些的納米顆粒之間。因為納米簇的尺寸和電子的費米波長相近，連續態的密度被分成離散的能級，這使得納米簇納米顆粒之間具有不同的光學、電學和化學特性。最主要的區別是納米簇具有很強的熒光，并且熒光的穩定性好、斯托克斯位移大、發射率高。
[0003]雖然近幾年人們一直在不斷地完善金納米簇的合成，但是還沒有一種同時具有量子產率高、熒光壽命長、純凈度高(可在超純水中穩定存在)、穩定性好(在不同PH下和不同緩沖液體系中均穩定)、水溶性好、抗蛋白質吸附、可表面化學修飾、可靶向、具備多功能性、以及合成簡單等優點的金納米簇合成方法。
[0004]現有技術通常僅用氯金酸和還原劑(如組氨酸)合成金納米簇，但是透析之后極易聚沉，無法除去溶液中高濃度的還原劑，因此難以純凈的金納米簇，極大地影響了后續的修飾以及應用。
【發明內容】
[0005]發明目的:為了克服現有技術制得的金納米簇不穩定、可修飾性差、靶向性差、合成復雜等問題，本發明的目的在于提供巰基聚乙二醇在制備水溶性金納米簇中的應用。
[0006]技術方案:本發明提供了巰基聚乙二醇在制備水溶性金納米簇中的應用，其特征在于:所述巰基聚乙二醇如式(I)所示:
[0007]HS-(CH2)m-(OCH2CH2)n-X(I);
[0008]其中，m為6_ll，n為2_6，X為氫、羥基、甲氧基、氨基、羧基、亞甲基羧基、小分子多肽RGD、疊氮N3、生物素、0CH2C00NHS、氮三乙酸(N(CH2COOH)3, NTA)。優選地，所述巰基聚乙二醇為(11-巰基十一烷基)六(乙二醇)。
[0009]本發明還提供了一種水溶性金納米簇的制備方法，包括以下步驟:
[0010](I)氯金酸和還原劑在常溫下避光反應5_300min，得金納米簇前驅物溶液；
[0011](2)金納米簇前驅物和巰基聚乙二醇避光常溫反應3_12h，得金納米簇溶液；
[0012](3)用透析袋透析金納米簇溶液，即得純凈的金納米簇溶液。
[0013]作為改進，氯金酸、還原劑和巰基聚乙二醇的摩爾比為1:(10-50):(1-6);所述還原劑為組氨酸、酪氨酸；透析袋為分子量為1500-3500的透析袋。
[0014]本發明還提供了另一種水溶性金納米簇的“一步”制備方法，包括以下步驟:氯金酸、還原劑、巰基聚乙二醇避光常溫混合反應3-12h，透析，即得。
[0015]作為另一種改進，氯金酸、還原劑和巰基聚乙二醇的摩爾比為1:(10-50):(1-6)；所述還原劑為組氨酸、酪氨酸；透析袋為分子量為1500-3500的透析袋。
[0016]有益效果:本發明提供了巰基聚乙二醇在制備水溶性金納米簇中的應用，利用巰基聚乙二醇制得的水溶性金納米簇同時具有純凈度高(可在超純水中穩定存在)、穩定性好(在不同PH下和不同緩沖液體系中均穩定)、水溶性好、可表面化學修飾、可靶向、以及合成簡單等優點。
[0017]具體而言，本發明在制備水溶性金納米簇時，引入了關鍵的巰基聚乙二醇，即包括“巰基”、“短鏈烷烴”、“短鏈聚乙二醇”以及“功能基團X”這樣四個部分的分子(即HS-(CH2)m-(0CH2CH2)n-X)，其同時具有還原劑和穩定劑的作用，通過與還原劑分子(如還原性氨基酸、蛋白質等生物分子)配合，在室溫下合成單分散的熒光金納米簇(最大激發波長250-260nm左右)，并且熒光在受到紫外輻照下可以較長時間穩定。由于摻入了巰基聚乙二醇，很好地改善了產品金納米簇在水中的穩定性(透析后仍然能長時間穩定至少幾個月)，同時具備抗蛋白吸附的能力(短鏈聚乙~二醇的引入可以大大提聞金納米族的抗蛋白質吸附的能力)。
[0018]如果選用長鏈巰基聚乙二醇分子(如HS-PEG2000或HS-PEG5000)，或者不帶聚乙二醇的巰基分子(如巰基十一酸，半胱氨酸，巰基丁二酸等)，都會導致所得到的金納米簇在透析后不穩定，或者在不同pH環境中不穩定，或者所得產物熒光強度大大降低。這些都表明本專利所選用的這個包含四個部分的巰基分子對于合成高穩定的金納米簇的關鍵作用。
[0019]本發明方法制備的金納米簇用途廣泛，例如:(1)生物檢測或環境檢測；(2)作為藥物載體用于癌癥的放射增敏；(3)活細胞成像；(4)作為自組裝基元，制備其他功能材料。通過在末端羧基、氨基上通過偶聯劑(如EDC、NHS)進行化學修飾，根據需要接上任意的羧基、氨基、短鏈多肽等，從而實現金納米簇的多功能性。如接上抗體等蛋白質分子，從而利用抗體-抗原的免疫識別進行有效的生物檢測；或在金納米簇表面接上藥物分子，利用金納米簇的小粒徑，從而實現對血腦屏障和細胞膜的有效穿透；再如，末端基團如果是精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸(即RGD)序列的三肽，利用RGD與整合素的識別，可以實現對表面過量表達整合素的癌細胞的靶向。若干不同末端修飾的不同巰基分子已商品化，極大地簡化了此類新型金納米簇的制備過程。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1為金納米簇前驅物的透射電子顯微鏡(TEM)圖；
[0021]圖2為本發明的金納米簇的透射電子顯微鏡(TEM)圖；
[0022]圖3為本發明的金納米簇的紫外-可見吸收光譜圖；
[0023]圖4為本發明的金納米簇用261nm的光激發得到的熒光發射光譜圖；
[0024]圖5為不同溶液條件下的實例一方法制得的金納米簇在254nm下的照片，從左至右為pH=2 (橙黃色)、pH=12 (橙黃色)、細胞級磷酸鹽緩沖液(橙黃色)、細胞培養基DMEM (橙紅色)、細胞完全培養基DMEM (藍紫色)。金納米簇在所有溶液環境中均穩定。
[0025]圖6為不同pH條件下(pH為2~12)的實施例1方法制得的金納米簇在261nm下的熒光相對強度。金納米簇在該PH范圍中均穩定。
【具體實施方式】
[0026]下面結合附圖對本發明做出進一步說明。[0027]實施例1
[0028]水溶性金納米簇的制備方法，包括以下步驟:
[0029](I)氯金酸和還原劑在常溫下避光反應3h，得到具有藍綠色熒光但不穩定的黃色金納米簇前驅物溶液，其TEM結果見圖1。
[0030](2)金納米簇前驅物和巰基聚乙二醇避光常溫反應8h，得到發橙黃色熒光的淺黃色金納米簇溶液；
[0031](3)用分子量為2000的透析袋透析金納米簇溶液，即得純凈的發橙黃色熒光的無色金納米簇溶液，其TEM結果見圖2。
[0032]其中，所述還原劑為組氨酸，所述巰基聚乙二醇為HS-C11-EG6 ;氯金酸、還原劑和巰基聚乙二醇的摩爾比為1:30:1。
[0033]HS-C11-EG6 結構式如下:
[0034]
【權利要求】
1.巰基聚乙二醇在制備水溶性金納米簇中的應用，其特征在于:所述巰基聚乙二醇如式(I)所示: HS-(CH2)m-(OCH2CH2)n-X(I); 其中，m為6-11，η為2_6，X為氫、羥基、甲氧基、氨基、羧基、亞甲基羧基、小分子多肽、疊氮N3、生物素、0CH2C00NHS、氮三乙酸。
2.如權利要求1所述的應用，其特征在于:所述巰基聚乙二醇為(11-巰基十一烷基)六(乙二醇)。
3.一種水溶性金納米簇的制備方法，其特征在于:包括以下步驟: (1)氯金酸和還原劑在常溫下避光反應5-300min，得金納米簇前驅物溶液； (2)金納米簇前驅物和巰基聚乙二醇避光常溫反應3-12h，得金納米簇溶液； (3)用透析袋透析金納米簇溶液，即得純凈的金納米簇溶液。
4.根據權利要求3所述的一種水溶性金納米簇的制備方法，其特征在于:氯金酸、還原劑和巰基聚乙二醇的摩爾比為1:(10-50):(1-6);所述還原劑為組氨酸、酪氨酸；透析袋為分子量為1500-3500的透析袋。
5.一種水溶性金納米簇的制備方法，其特征在于:包括以下步驟:氯金酸、還原劑、巰基聚乙二醇避光常溫混合反應3-12h，透析，即得。
6.根據權利要求5所述的一種水溶性金納米簇的制備方法，其特征在于:氯金酸、還原劑和巰基聚乙二醇的摩爾比為1:(10-50):(1-6);所述還原劑為組氨酸、酪氨酸；透析袋為分子量為1500-3500的透析袋。
【文檔編號】B82Y40/00GK103920889SQ201410133314
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年4月3日 優先權日:2014年4月3日
【發明者】吳富根, 張曉東, 王宏銀, 陳戰 申請人:東南大學