（分析化学专业论文）银金核壳纳米粒子的制备、表征及在生物分析中的应用.pdf

。唰 + “ + 崩 j1 日 ， i，k十0t a t h e s i si na n a l y t i c a lc h e m i s t r y f i l l llli ipli i l li i il l i f y 18 4 219 6 p r e p a r a t i o na n dc h a r a c t e r i z a t i o no fs i l v e r g o l dc o r e - s h e l ln a n o p a r t i c l e sa n dt h e i r p o t e n t i a lb i o a n a l y t i c a l a p p l i c a t i o n b yh u a n gy u p i n g s u p e r v i s o r ：p r o f e s s o rx us h u k u n n o r t h e a s t e r nu n i v e r s i t y j a n u a r y2 0 0 8 p t ，t 。 l i 。 。 “ ：i ? ， 。 x 独创性声明 本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下，其中的部分工作是和博 士研究生王文星共同完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地 方外，不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其 他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已 在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：莒、五砰 日期：2ppg 、；、p 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文 的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁 l 盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部 ， 分内容编入有关数据库进行检索、交流。 ( 如作者和导师不同意网上交流，请在下方签名；否则视为同意。) 学位论文作者签名：导师签名： 签字日期：签字日期 厂，l1 ，；：， 东北大学硕士学位论文摘要 银金核壳纳米粒子的制备、表征及在生物分析中的应用 摘要 随着纳米科学技术的进一步深入发展，对纳米材料的制备、性质、应用都提出了更高 的要求。核一壳型纳米粒子作为一种有序的复合结构，带来了许多单一纳米材料无法得到 的性能，具有许多新用途。随着构成核芯和壳层纳米材料的品种和类型的不同，得到的目 标性质也不同，应用领域也不同。 本项研究建立了一种合成纳米银及a g a u 核壳纳米水溶胶的新方法。首次采用没食 子酸为还原剂，以加入微量氯金酸生成的纳米金为催化剂，简便、快速地合成了性质稳定、 单分散性好、平均粒径约为1 8n n l 的亮黄色纳米银，并以这些纳米银为晶种，再加入没 食子酸和氯金酸，制备了一系列不同银金摩尔比的a g a u 核壳纳米粒子。并分别讨论了 制备过程中的主要影响因素，确定了用没食子酸制备纳米银水溶胶的最优条件。 用本方法制备的a g a u 核壳纳米粒子作探针，通过共振光散射法定量检测人血清白 蛋白( h s a ) 。a g a u 核壳纳米粒子与人血清白蛋白通过静电吸引作用结合，形成超分子， 使共振光散射强度急剧增强。在适当的浓度范围内，散射强度与人血清白蛋白的浓度成正 比，测得了一元线性方程，线性范围为0 0 1 - 0 3 5m g l 。将该方法与考马斯亮蓝g 2 5 0 法进行对比，测定人血清中的总蛋白含量。 用本方法制备的a g a u 核壳纳米粒子与由巯基修饰的单链d n a 通过a u s 共价键偶 联，制备了由d n a 单链修饰的a g a u 核壳纳米粒子探针。将两种完全互补序列的d n a 修饰的a g a u 核壳纳米粒子探针杂交，使纳米粒子发生了凝聚，通过比色分析，检测d n a 的序列。 人免疫球蛋白( 人i g g ) 通过表面张力吸附于a g a u 核壳纳米粒子表面，形成a g a u 核壳纳米粒子一人i g o 探针，用免疫分析法定性检测山羊抗人k g 。当血清中含有山羊抗 人埯g 时，由于抗原抗体的特异反应，形成了由a g a u 核壳纳米粒子携带的抗原抗体复 合物，使探针的最大吸收波长发生红移，从而实现抗原或抗体的快速定性检测。 关键词：a g a u 核壳纳米粒子；人血清白蛋白；共振光散射；d n a 杂交；免疫实验 p r e p a r a t i o n a n dc h a r a c t e r i z a t i o no fs i l v e r - g o l d c o r e s h e l ln a n o p a r t i c l e sa n dt h e i r p o t e n t i a l b i o a n a l y t i c a la p p l i c a t i o n a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to fn a n os c i e n c ea n dt e c h n o l o g y , r e c e n t l yt h er e s e a r c hi n t e r e s t so f s c i e n t i s t sh a v eb e e ni n c r e a s i n g l yf o c u s e do nt h ep r e p a r a t i o n ，p r o p e r t i e sa n da p p l i c a t i o no f n a n o p a r t i c l e s c o r e s h e l lc o m p o s i t en a n o p a r t i c l eh a s an o v e l ，r e g u l a ra n da s s e m b l es t r u c t u r e i t i sam o r ea d v a n c e dc o m p o s i t en a n o s t r u c t u r e c o r e s h e l lc o m p o s i t en a n o p a r t i c l e sp o s s e s sb e t t e r p r o p e r t i e st h a ns i n g l en a n o m a t e r i a l ，a n dh a v e al o to fn e w a p p l i c a t i o n s i nt h i ss t u d y , an e wm e t h o dw a sd e v e l o p e dt os y n t h e s i z en a n o s i l v e ra n da g a uc o r e s h e l l h y d r o s 0 1 n a n o s i l v e rc o l l o i dw a sp r e p a r e db yc h e m i c a lr e d u c t i o no fa g n 0 3u s i n gg a l l i ca c i di n t h ep r e s e n to fm i c r oa m o u n to fn a n o g o l dp r o d u c e db yr e d u c i n gm i c r oa m o u n t so fh a u c h i n t h es o l u t i o n t h ef o r m e dg o l dn a n o p a r t i c l e sw e r ea c t e da sc a t a l y z e rt op r o m o t et h er e d u c t i v e r e a c t i o na n dp r e p a r et h eb r i g h ty e l l o wn a n o s i l v e rc o l l o i d t h ea s p r e p a r e ds i l v e rn a n o p a r t i c l e s w e r em o n o d i s p e r s e ，r e g u l a ra n ds t a b l ew i t ht h e i rm e a nd i a m e t e ro fa b o u t1 8a m t h e nt h e a s p r e p a r e ds i l v e rn a n o p a r t i c l e sa r eu s e da sc r y s t a ls e e dt op r e p a r ea s e r i e so fa g a uc o r e s h e l l n a n o p a r t i c l e sw i t hd i f f e r e n ta g a um o l e r a t i oi nt h ep r e s e n c eo fc h l o r o a u r i ca c i da n dg a l l i ca c i d s e v e r a lp r i m a r yi n f l u e n c ef a c t o r sw e r eo p t i m i z e d t h ep r e p a r e da g a uc o r e - s h e l ln a n o p a r t i c l e sw a su s e da s ap r o b ef o rt h eq u a n t i t a t i v e d e t e c t i o no fh u m a ns e r u ma l b u m i n ( h s a ) b yt h em e t h o do fr e s o n a n c el i g h ts c a t t e r i n g ( r l s ) h s ac a nb ec o m b i n e dw i t he l e c t r o n e g a t i v ea g a uc o r e s h e l ln a n o p a r t i c l e sb ye l e c t r o s t a t i c i n t e r a c t i o nt of o r mc o n g e r i e s t h ef o r m e dc o n g e r i e sc a ne n h a n c e t h er l si n t e n s i t yo f n a n o p a r t i c l e sm a r k e d l ya n dq u i c k l y i no p t i m u mc o n d i t i o n s ，t h e r ew a sal i n e a rr e l a t i o n s h i p b e t w e e ne n h a n c e dr l si n t e n s i t ya n dt h ec o n c e n t r a t i o no fh s a t h el i n e a rr e g r e s se q u a t i o ni s m e n s u r a t e di nt h el i n e a rr a n g eo fo 0 1 加3 5m g l t h ep r o p o s e dr l sm e t h o dh a sb e e nu s e df o r t h ed e t e c t i o no fp r o t e i ni nh u m a ns e r u m ，a n dt h er e s u l t sw e r ei ng o o dc o i n c i d e n c ew i t ht h o s e o b t a i n e di nt h ec o o m a s s i eb r i l l i a n tb l u eg 一2 5 0a s s a y t h ep r e p a r e da g a uc o r e s h e l ln a n o p a r t i c l e sw e r eb o u n dw i t ho l i g o n u c l e o t i d em o l e c u l e s l a b e l e db yat h i o lg r o u pa to n ee n db ya u sc o v a l e n tb o n d ，s ot h a tt h en a n o p a r t i c l ep r o b e sw i t h o l i g o n u c l e o t i d em o l e c u l e sw e r ep r e p a r e d t h et w oc o m p l e t e l yc o m p l e m e n t a r yn a n o p a r t i c l e p r o b e sw e r eh y b r i d i z e d ，w h i c hl e a d sn a n o p a r t i c l e st oc o n g r e g a t e e x p e r e m e n t a ir e s u l t ss h o w d i i i c o 东北大学硕士学位论文 a b s t r a c t t h a tt h ea sp r e p a r e da g a uc o r e - s h e l ln a n o p a r t i c l e sh a v eb e e nu s e ds u c c e s s f u l l yt od e v e l o pa n e wc o l o r i m e t r yt or e c o g n i z ea n da s c e r t a i nd e t e c td n as e q u e n c e s h u m a ni g gw a sa t t a c h e do nt h es u r f a c eo fa g a uc o r e s h e l ln a n o p a r t i e l e sb ys u r f a c et e n s i o n t of o r mt h ep r o b eo fa g a uc o r e - s h e l ln a n o p a r t i c l e s ，m e a n w h i l et h eh u m a ni g gw a su s e dt o q u a l i t a t i v ed e t e c t i o ng o a ta n t i h u m a ni g gb yt h em e t h o d o fi m m u n o a s s a y w h e nt h e r ew a sg o a t a n t i - h u m a ni g gi nb l o o ds e r u m ，t h ec o m p o s i t e sw e nf o r m e do w i n gt ot h ei m m u n o r e a c t i o n b e t w e e na n t i g e na n da n t i b o d y t h ef o r m e dc o m p o s i t e sm a d et h em a x i m u ma b s o r p t i o n w a v e l e n g t ho ft h ep r o b e se i n s t e i n s h i f t t h em e t h o dc a nb eu s e df o rr a p i d l yq u a l i t a t i v e d e t e c t i o no fa n t i g e no ra n t i b o d y k e y w o r d s ：a g a uc o r e s h e l ln a n o p a r t i c l e ；h u m a ns e r u ma l b u m i n ： r e s o n a n c el i g h ts c a t t e r i n g ： d n a h y b r i d i z a t i o n ；i m m u n o a s s a y i v 东北大学硕士学位论文目录 目录 独创性声明i 摘要i i a b s t r a c t i i i 第一章引言1 1 1 金属复合纳米粒子概述1 1 1 1 金属复合纳米粒子1 1 1 2 核壳型金属复合纳米粒子1 1 1 3 核壳型金属复合纳米粒子的制备方法1 1 1 4 合金型复合纳米粒子及其制备方法概述3 1 2 金银复合纳米粒子的研究进展4 1 3 共振光散射法及其主要的分析应用6 1 3 1 共振光散射。6 l 1 3 2 共振光散射技术在测定生物大分子方面的应用6 1 4 共振光散射技术的发展前景7 1 4 1 利用纳米微粒的共振散射效应来提高测定的灵敏度8 1 4 2 利用纳米微粒的共振散射效应来提高方法的选择性8 ，1 4 3 共振散射技术与其它分析、分离技术联用8 q 1 5 定量测定蛋白质的主要分析方法8 1 5 1 分光光度法9 1 5 2 荧光光度法9 1 6 金属纳米粒子在核酸检测中的应用9 1 6 1 金属纳米粒子与核酸的偶联1 0 1 6 2 金属纳米粒子分析检测核酸1 0 1 7 金属纳米粒子在免疫分析中的应用1 1 v 东北大学硕士学位论文 目录 1 8 本论文的研究目的及意义。1 2 第二章银金核壳纳米粒子的制备及表征一1 3 2 1 试弃l j 1 3 2 2 仪器。1 3 2 3 实验部分1 3 2 3 2a g a u 核壳复合纳米粒子的制备1 3 2 3 3a g 及a g a u 核壳复合纳米粒子的表征1 3 2 4 结果与讨论1 4 2 4 1 没食子酸与硝酸银反应制备纳米银的机理探讨1 4 2 4 2 纳米银粒子的形貌表征1 6 2 4 3 反应条件对纳米银吸收光谱的影响1 7 2 4 4a g a u 核壳纳米粒子的表征2 1 2 5 小结2 3 第三章银金核壳纳米粒子共振光散射法定量测定人血清白蛋白2 4 3 1 主要试剂2 4 3 2 仪器2 4 3 3 实验原理。2 4 3 4 实验部分一2 5 3 4 1 银金核壳纳米的制备2 5 3 4 2 共振光散射法测定h s a 2 5 3 5 结果与讨论2 5 3 5 1a g a u 核壳纳米粒子与h s a 的共振光散射光谱2 5 3 5 2 体系p h 的影响2 6 3 5 3 反应时间的影响2 7 3 5 4 离子强度的影响2 8 3 5 5 共存物质的干扰2 8 3 5 6 不同蛋白质的响应差异2 9 3 5 7 标准曲线3 0 v t 1 f 。j 七 东北大学硕士学位论文目录 3 5 8 人血清中总蛋白含量的检测。一3 0 3 6 j 、l 砉：；1 第四章d n a 在银金核壳纳米粒子上的组装及杂交检测。3 3 4 1 试剂一3 3 4 2 仪器3 3 上 4 3 实验原理3 3 4 4 实验部分3 4 4 4 1 银金核壳纳米粒子的制备一3 4 4 4 2 巯基修饰的d n a 银金核壳纳米粒子探针的组装与纯化3 4 4 5 结果与讨论3 5 4 6 月、结3 6 第五章银金核壳纳米粒子在免疫分析中的应用：3 7 5 1 试剂一3 7 5 2 仪器一3 7 5 3 实验原理一3 7 5 4 实验部分3 8 5 4 1 银金核壳纳米粒子的制备3 8 5 4 2 调节a g a u 核壳纳米溶胶p h 3 8 5 4 3 牛血清白蛋白最适量的选择3 8 5 4 4 最适标记抗原一人i g g 用量的选择一3 9 h 5 4 5a g a u 核壳纳米粒子一人i g g 探针的制备。3 9 5 4 6 血清中山羊抗人l g g 的测定3 9 5 5 结果与讨论3 9 5 5 1 不同p h 值下最小稳定牛血清白蛋白量的确定3 9 5 5 2 最小稳定人i g g 用量的测定4 1 5 5 3 免疫反应的特异性验证4 2 5 5 4 血清中山羊抗人i g g 的测定4 2 5 6 ，j 、结一4 2 v l l 。 东北大学硕士学位论文目录 第六章结论_ 4 4 5 5 7 4 5 5 广 一 文 j 论 g 的 三、， 表 一，、 发 玎 问 pll 期 献 位 文 谢 学 考 读 参 致 攻 东北大学硕士学位论文第一章引言 第一章引言弟一早jii n a n o 一源于拉丁语中的一个词头，意思是渺小的、非常小的。自1 9 5 9 年美国著名的 物理学家和化学家诺贝尔奖获得者理查德费曼( k i c h a r d e f e y d r m a n ) 在一次演讲中最 早提出“纳米 概念以来，纳米科技已得到飞速发展。由于纳米微粒具有表面与界面效应 【1 1 、量子尺寸效应1 2 1 、小尺寸效应【3 1 、宏观量子隧道效应等，呈现出许多新奇的特性。纳 米科技则是指在纳米尺度范围内，通过对物质反应、传输和转变的控制来实现创造新的纳 米材料和器件，并且充分利用它们的特殊性能，探索在纳米尺度范围内物质运动的新现象 和新规律，建立新理论。纳米科技还将带来一场工业革命，成为2 1 世纪经济增长的新动 力，并将导致人们意识的变革。纳米科技已成为2 1 世纪三大科技之一1 4 j 。 1 1 金属复合纳米粒子概述 1 1 1 金属复合纳米粒子 随着对纳米尺度新现象探索的不断深入，人们已经可以从原子或分子尺度对纳米粒子 的结构进行设计和剪裁，以期获得具有特殊结构和特殊性质的复合纳米粒子。双金属复合 纳米粒子是目前研究较多的纳米粒子。双金属复合纳米粒子从结构上讲包括两种情况，一 是两种金属原子均匀地分布在整个纳米粒子中构成的合金纳米粒子；二是在一种金属核上 沉积生长另一种金属而形成核一壳结构纳米粒子【5 1 。由两种或多种元素构成的金属复合纳 米粒子具有独特的催化、电子学和光学性质i 剐。 1 1 2 核一壳型金属复合纳米粒子 核一壳型复合纳米粒子是一种构造新颖的、由一种纳米材料通过化学键或其他相互作 用将另一种纳米材料包覆起来形成的纳米尺度的有序组装结构，是更高层次的复合纳米结 构1 6 1 。核壳结构粒子由于可以兼备核与壳两方面的优势，同时可以根据需要对核与壳的组 成和结构进行控制以赋予其各种不同的性能，因此成为材料科学中的研究热点。 1 1 3 核一壳型金属复合纳米粒子的制备方法 设计并可控地构筑具有核一壳结构的复合纳米材料是最近几年材料科学同益重要的 前沿研究领域f 7 l 。这类材料作为构筑新颖的功能化材料之所以受到研究者的青睐是因为它 们具有许多独特的性质，例如：单分散性、核壳的可操作性、稳定性、可调控性、自组装 和涉及光、电、磁、催化、化学和生物反应的能力。通过合理地优化实验条件可以在很大 东北大学硕士学位论文 第一章引言 程度上对复合纳米材料的许多性质加以控制1 8 l 。 1 1 3 1 超临界流体干燥法 核一壳纳米金属氧化物粒子多采用超临界流体干燥法制备【9 j ，其主要步骤为：一是利 用醇盐可溶解在醇或苯中的性质，先制成溶液，然后水解得到溶胶或凝胶，再把要作为壳 的物质加入到溶胶或凝胶中进行沉淀；二是把制好的胶移入高压釜中升温达到临界条件， 释放出溶剂与抽提出水；三是用惰性气体吹净表面残留的溶剂，从而得到产物【删。这一 方法把溶剂在其超临界温度以上除去，在临界温度以上液体不存在气液界面，所以在溶剂 的去除过程中表面张力或毛细管作用力也被消除，可制得多孔、高比表面的金属氧化物与 混合金属氧化物。 1 1 3 2 溶胶沉淀法 白碳黑的粒子表面具有高反应活性的硅醇基官能团，易于与有机改性剂( 尤其是硅 烷基偶联剂) 发生脱水缩合反应而生成较牢固的化学键。匡汉茂等利用在醇介质中氨水催 化水解硅酸乙酯制备的s i 0 2 来包覆c d s 半导体纳米棒而形成c d s s i 0 2 核壳结构【1 1 】。孙 聆东等用水热法制备了c d s 纳米微粒，同时利用z n ( o n h 和z i l ( o h ) 4 2 。水溶胶加热可生成 z n o 的特性，制备了物相均匀、存度高、晶型好、单分散、形状及尺寸可控的具有核壳 结构的c d s z n o 纳米微粒【1 2 1 。 1 1 3 3 化学还原法 此方法是制备金属型核壳复合结构纳米粒子的主要方法，首先加入一定量的还原剂， 把金属离子还原为单质，包覆在某种纳米粒子表面，从而制得复合粒子。此方法的优点是 实验过程较简单，但是溶液易引进杂质，特别是金属离子容易与加入的还原剂形成合金。 崔亚丽等通过在过量的f c 3 0 4 种子存在下，利用盐酸羟氨对四氯合金酸的还原性，制备得 到了1 0 0n m 以下的核壳结构f e 3 0 d a u 磁性复合纳米粒子，体系中未反应的f e 3 0 4 种子可 通过加入稀盐酸去除1 1 3 】。y a n g y 等利用柠檬酸钠还原氯金酸制得的纳米a u 为核，以c d s 为壳，制得了a u c d s 的核壳结构复合纳米粒子，示意图见1 1 【1 4 l ： 噜#，0， # ， 东北大学硕士学位论文 第一章引言 1 1 4 3 溶胶一凝胶法 溶胶一凝胶法制备纳米材料的工作始于2 0 世纪6 0 年代，是利用金属醇盐的水解或 者聚合反应形成均匀的溶胶，再使溶质聚合浓缩成透明凝胶，该法称之为溶胶一凝胶法。 此法的优点有：粒度小、制品纯、温度低、过程易控制。溶胶一凝胶法制备纳米复合材料 的过程示意见图1 2 【1 引。 成 一树气凝胶 t 纳米复合柑摹车) 圜 瓷 图1 2 溶胶一凝胶法纳米复合材料制备图( 注：l 为 夜相，s 为固相) f i g1 2p r e p a r a t i o no fs o lg e ln a n o c o m p o s i t e s ( ll i q u i d ；s ，s o l i d ) 1 1 4 4 沉淀法 沉淀法是最常见的一种制备金属合金纳米复合粒子的方法，分为直接沉淀法和共沉淀 法。沉淀法是在含有多种金属离子的盐溶液中，加入沉淀剂，或在一定的温度下使溶液水 解，使盐类从溶液中析出，然后经洗涤、热分解、脱水等得到纳米复合物的方法称为沉淀 法。该法具有设备简单，工艺过程易于控制，易于商业化等优点，但制品纯度低、颗粒半 径较大f 1 5 】。 1 1 4 5 水热合成法 水热合成法是一种高效的金属合金纳米复合材料合成方法，具有合成温度低、条件温 和、体系稳定、制品纯度高、分散性好、粒度分布窄等优点。水热合成法主要是指在高温 高压下的水溶液或蒸汽等流体中，使物质进行反应，再经分离和热处理而合成纳米粒子的 一种无机制备方法【1 6 1 。 1 2 金银复合纳米粒子的研究进展 金、银纳米粒子是贵金属纳米粒子中研究最早和最为广泛的纳米材料。由于金、银等 贵金属纳米颗粒( 1 1 0 0n m ) 所特有的小尺寸效应和表面效应，呈现出特殊的物理和化 学性质【1 9 。2 2 1 ，以其为结构单元所构成的纳米尺度材料和器件在光学、催化、材料科学、生 物工程等研究领域占有重要的地位。设计和可控构筑具有核一壳结构的复合纳米材料是最 洲唇篙撇凿 东北大学硕士学位论文第一章引言 q 逸q 立o 。o 马一 手一pf - ，争p hpf h p ，f b 彳i ， x 彳毛1 ，彳凡、j ，、j 彳i ，、j o t 厶、石 j ，fj ，、， ， 彳j 、fj 。、 ，l il jilli ! i _ lj 儿| l | l ll u 。，j u l l i l ! 、 i 一” lli棚i oo 卫oo o 薯h 置h 焉。 上刍上土 i | l i 。l j iiluul 。 图1 1a u c d s 核壳结构复合纳米粒子制备图 f i g 1 1p r e p a r a t i o no fa u c d sc o r e - s h e l ln a n o p a r t i c l e s 1 1 4 合金型复合纳米粒子及其制备方法概述 合金型复合纳米粒子是一种二次凝聚晶体或非晶体，其中第一次凝聚是由金属原子形 成纳米颗粒，在保持新鲜界面的条件下，将纳米颗粒压在一起而形成。由于合金型纳米粒 子的尺寸及结构不同于块状合金，而在电、磁、抗蚀性、催化等方面表现出非常优良独特 的性质，已成为近几年来纳米材料领域研究的重点。 合金纳米复合颗粒制备与单项金属纳米颗粒相似，也形成了比较成熟的制备方法，大 体上分为物理和化学两种制备方法。 1 1 4 1 机械合金化法 机械合金化法是近年来发展起来的制备纳米材料的一种新的方法，又称高能机械球磨 法。机械合金化法是利用球磨机的转动或震动使硬球对原料进行强烈的撞击、研磨和搅拌， 把金属或合金粉末粉碎呈纳米微粒的方洲1 5 l 。该法具有产量高，操作简单，可制备用常 规方法难以制备的高熔点的合金纳米材料等优点，但产品存度低、粒度分布不均匀【1 6 1 。 1 1 4 2 气体冷凝法 气体冷凝法是通过在纯净的惰性气体( 氩、氮气) 中蒸发和冷凝过程获得纳米微粒。 2 0 世纪8 0 年代初，g c i t c r 等人提出了将该方法制备的纳米微粒在超真空条件下紧压致密 可以得到多晶体，从而进一步完善了该方法1 1 7 1 。 东北大学硕士学位论文第一章引言 近几年材料科学前沿的日益重要的研究领域。因此，广大纳米科技工作者，对由各种贵金 属构成的金属复合纳米粒子的制备和表征的研究非常广泛。 目前，化学法是最常用的一种制备金属复合纳米粒子的方法。其优点是：( 1 ) 纳米 粒子的大小、形状可以通过改变还原剂和金属盐的摩尔比、反应温度、溶液的p h 值和 保护剂的种类及浓度来控制；( 2 ) 纳米粒子与液相中过量的反应物和产物的分离较简单； ( 3 ) 合成的纳米粒子的产率较高；( 4 ) 操作简便易控制、反应快速及仪器低廉等。y a n g j 及其合作者在甲苯溶液中，用a g 置换a u c l 制得a u 包a g 型核一壳结构纳米粒子i 矧。 在水溶液中，他们首先用n a b h 4 还原a g n 0 3 ，用柠檬酸钠作为稳定剂，制得了纳米a g ， 然后经过转相，将纳米a g 转入甲苯溶液中与a u c l 发生置换反应，随着还原出a u 量的 增多，阻止了a g 的置换反应的进一步发生，最终得到了a u 包a g 型核一壳结构纳米粒 子。闰仕农等以柠檬酸钠为还原剂，通过同时还原氯金酸和硝酸银的混合溶液制备出 a u a g 合金纳米颗粒，并探讨了其光学吸收特性1 2 4 。研究发现a u a g 合金纳米颗粒具有 单峰等离子体吸收特性，且随着反应液中氯金酸和硝酸银的摩尔比的减少，吸收峰将产生 蓝移。结果表明，a u a g 合金纳米颗粒的光学吸收特性具有组分可裁剪性，使其在纳米尺 度的光学领域具有潜在的应用价值。m i c h a e lpm 等合成了粒径小于1 0n n l 的a u a g 合金 纳米颗粒，在柠檬酸钠存在下，用硼氢化钠为还原剂，通过改变氯金酸和硝酸银的摩尔比， 得到了一系列不同配比的a u a g 合金纳米颗粒【2 5 1 。研究发现，a u a g 合金纳米颗粒的等 离子吸收特性随着a u 量的增多，发生线性红移。纪小会等用柠檬酸钠还原氯金酸，制备 纳米金作为种子，然后通过化学还原的办法沉积生长a g 包覆层，通过控制a u 、a g 的比 例，制备了粒度均匀且粒径可控的a u a g 核一壳结构纳米粒子【冽。凌绍文等以柠檬酸钠 还原法制备的金纳米粒子为种子，采用微波高压液相合成技术，制备出分散性好，规则球 型的a u a g 核一壳结构纳米粒子 2 7 1 。c u iy 等合成了a g a u 核一壳结构纳米粒子，并探 讨了其表面增强拉曼光谱【堋。研究发现，表面增强拉曼光谱活性与a g 、a u 摩尔比的关 系，随着a u 摩尔分数的增加，表面增强拉曼光谱活性先增加，然后减弱，其最大强度比 单纯的纳米a g 的强度高l o 倍。基于此特性，将a g a u 核一壳结构纳米粒子连接了单克 隆抗体，作为表面增强拉曼光谱探针，用于免疫分析实验，具有极高的灵敏度。c h e nhm 等以硼氢化钠为还原剂，柠檬酸作为保护剂，与硝酸银反应，制备了纳米银，并以这些纳 米银为晶种，在溶液中加入氯金酸持续反应，最终制得a g 核a u 壳型复合纳米粒子【2 9 1 。 将制备得到的a g a u 核一壳结构纳米粒子与a u 、n g 合金纳米粒子用紫外一可见光谱、 x - r a y 、透射电子显微镜等分析手段进行表征，对比分析，以证实核一壳结构的形成。u u fk 等报导了一种利用微波加热，在低温条件下制备a g a u 核一壳结构纳米粒子的新方法 东北大学硕士学位论文 第一章引言 【圳。首先用经典的f r e n s 法制备得到a u 纳米粒子，以此粒子为晶种，加入一定量的硝酸 银和柠檬酸钠，共同在微波炉中，1 0 0 温度下，反应1 0m i n ，即制得a g 包a u 型复合 纳米颗粒。q i a nl 等采用一种新的种子生长法，制备了a g a u 核一壳结构纳米粒子p 。 首先用抗坏血酸还原a u c l 4 - 和溴化十六烷三甲基铵( ) 的混合溶液，生成无色的 a u c l 2 ，然后在溶液中加入制备好的银溶胶，溶液颜色很快发生变化，经过紫外一可见吸 收光谱、x 射线衍射( x r a y ) 分析和透射电镜( t e m ) 表征，结果表明生成了a g a u 核 一壳结构复合纳米粒子。 1 3 共振光散射法及其主要的分析应用 1 3 1 共振光散射 光散射是指当光通过介质时，在入射光方向以外的各个方向上观察到的一种光辐射现 象。瑞利散射( r s ) 是一种散射光波长等于入射光波长的弹性散射，其散射强度与散射 粒子的大小、溶液浓度、溶液折射率的波动以及入射光波长等因素有关1 3 2 1 。共振光散射 ( r l s ) 是当瑞利散射位于吸收带中或附近时，由于电子吸收电磁波的频率与散射光频率 相同，电子因共振而强烈吸收散射光的能量再次发生散射的过程。其散射强度比单纯的瑞 利散射提高几个数量刎3 3 1 ，因此可以用于更稀的溶液、更低组分的分析研究。研究发现， r l s 对于生物大分子的非键合作用，如：缔合、聚集、偶极一偶极作用、长距离组装等 作用非常敏感，这对于生物大分子的测定、表征以及反应历程的研究极为有利；同时静电 作用、疏水作用以及电荷转移作用，对于r l s 强度和光谱特征有重要影响1 3 4 1 。这就为通 过离子缔合反应，用r l s 技术测定痕量的生物大分子、金属、非金属、有机化合物和药 物等奠定了基础。并且，r l s 技术灵敏度高，实验只需普通的荧光光度计，操作简单易 行，易于在实验室中推广使用。 1 3 2 共振光散射技术在测定生物大分子方面的应用 1 3 2 1 共振光散射技术在测定核酸方面的应用 核酸是遗传信息的载体和基因表达的物质基础，在生物的生长、发育等活动中具有十 分重要的作用。因此，核酸的分析是生命科学研究中最重要的技术之一。目前，核酸测定 的方法很多。紫外分光光度法【3 5 l 利用核酸在2 6 0n m 的紫外吸收进行定量测定，该方法操 作简单，测定结果可直接通过计算得出d n a 的浓度，目前仍被广泛使用，但由于灵敏度 低，而且在2 6 0n l n 处产生紫外吸收的物质很多，容易干扰测定结果，使其在应用上受到 了很大的限制；荧光分析法1 3 6 j 具有很好的选择性和很高的灵敏度，近年来应用较多。但 东北大学硕士学位论文第一章 引言 此类方法所用的荧光试剂价格昂贵，。且部分荧光试剂已被证明具有致癌活性。 共振光散射作为一种新的分析方法，具有灵敏度高、选择性好、操作简便、安全无毒、 所用试剂便宜的优点，用于核酸分析的研究已受到越来越广泛的关注。其原理主要是基于 在静电引力和疏水作用力的作用下，一些染料离子、探针、纳米粒子等聚集于核酸分子上， 而导致共振光散射增强。常用的测定核酸的阳离子有：藏红一3 7 1 、亚甲蓝【3 8 1 、甲基紫【3 9 1 、 结晶紫、卟啉1 4 1 j 、纳米粒子，如：z n s 纳米粒子【4 2 l 等。 1 3 2 2 共振光散射技术在测定蛋白质方面的应用 蛋白质由不同的氨基酸通过肽键缩合而成，是具有较稳定的构象和生物功能的生物大 分子。蛋白质是生物体的结构和功能物质，生命的起源和生物的进化都与蛋白质的性质和 行为密不可分。蛋白质是基因表达的产物，参与生命体内的每一步反应和活动。生命活动