一种用于荧光传感器的贵金属纳米团簇的制备方法

摘要

本发明涉及一种用于荧光传感器的贵金属纳米团簇制备方法，本发明先吸取新鲜鸡蛋中的鸡蛋清，用纯净水稀释，搅拌混匀。取稀释后的鸡蛋清，加入氯金酸（HAuCl4），充分混匀，再加入氢氧化钠，再次混匀，放置，就可制备成红色荧光的金纳米团簇。对于银和铂纳米团簇，同金纳米团簇的制备方法类似，只是在稀释后的蛋清中分别加入硝酸银和氯铂酸（H2PtCl6）。该工艺制备出的团簇大小相对均一，表面形貌一致，且具有非常强的荧光和超低检测灵敏度。本发明工艺简单新颖，材料简单，设备数量少，能耗低，便于推广，在疾病检测，气体吸附，化学催化，食品安全，光电子器件等领域具有广泛的应用前景。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于荧光传感器的贵金属纳米团簇的制备方法，属于材料制备和应用领域。

背景技术

传统的荧光标记物如罗丹明、荧光素、哌洛宁和菲啶类染料等普遍存在细胞毒副作用、光稳定性差、激发光谱较窄和对氧敏感等缺点。贵金属纳米团簇是由Au、Ag 或 Pt等贵金属的几个至几十个原子组成的具荧光、水溶性的分子级聚集体。其具有生物相容性好、光稳定性强、反聚合能力强等特点，大大改善了其作为生物标记物的性能。目前贵金属纳米团簇已逐步应用于生物传感器、细胞标记及成像和生物探针等领域。

目前，贵金属纳米团簇的合成方法有多种分类，模板法是常用的方法之一。常用来合成贵金属纳米团簇的模板一般为聚合物和生物大分子。聚苯胺、聚乙醇胺等聚合物是最早被用来合成贵金属纳米团簇的模板。虽然这些聚合物能够有效防止贵金属纳米团簇的聚合，但模板的制备方法复杂、耗时长等缺点给贵金属纳米团簇的合成带来困难，不利于大规模的推广和制备。近几年学者们发现生物大分子如蛋白质和核酸也可以作为合成贵金属纳米团簇的模板。蛋白质是合成贵金属纳米团簇的理想载体。不仅能起到合成和稳定贵金属纳米团簇的作用，更提供了良好的生物相容性，使得在后期的生物标记和医学诊断方面有更为突出的优势。

贵金属纳米团簇作为一种新型荧光标记纳米材料，已成为学术界研究的热点之一，可利用其强荧光特性进行生物化学测试。单一蛋白是制备团簇最常用的方法。已有多种方法用于制备金团簇和银团簇。很多传统的方法需要单一蛋白，且反应时间较长，需要加热和加入还原剂等，费时成本高，不利于大规模的推广和制备。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种用于荧光传感器的贵金属纳米团簇的制备方法。

一种用于荧光传感器的贵金属纳米团簇制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）获取新鲜鸡蛋中的鸡蛋清，以纯净水稀释，并搅拌均匀；

（2）在步骤（1）所得的鸡蛋清中加入氯金酸（HAuCl₄），搅拌均匀；

（3）在步骤（2）所得的溶液中加入氢氧化钠，再次搅拌均匀；

（4）将步骤（3）所得的溶液在室温放置一段时间，就可制备成具有荧光的金纳米团簇；

（5）在步骤（1）所得的鸡蛋清中加入硝酸银（AgNO₃），搅拌均匀；

（6）在步骤（5）所得的溶液中加入氢氧化钠，再次搅拌均匀；

（7）将步骤（6）所得的溶液在室温放置一段时间，就可制备成具有荧光的银纳米团簇；

（8）在步骤（1）所得的鸡蛋清中加入氯铂酸（H₂PtCl₆），搅拌均匀；

（9）在步骤（8）所得的溶液中加入氢氧化钠，再次搅拌均匀；

（10）将步骤（9）所得的溶液加热放置一段时间，就可制备成具有荧光的铂纳米团簇。

步骤（1）所述以鸡蛋清：水=1：2的比例用纯净水稀释，并在搅拌器上搅拌15 分钟，搅拌均匀，取稀释后的鸡蛋清5 毫升。

步骤（2）所述加入5毫升氯金酸，其浓度为10 mM。 

步骤（3）、或（6）所述加入1毫升氢氧化钠， 其浓度为1M，再次充分搅拌均匀2 分钟。

步骤（4）、或（10）所述室温放置时间为12小时。

步骤（5）所述加入5毫升硝酸银，其浓度为10 mM。 

步骤（7）所述室温放置1-2小时。

步骤（8）所述加入5毫升氯铂酸，其浓度为1 mM。 

步骤（9）所述加入1毫升氢氧化钠，其浓度为1M，再次充分搅拌均匀2 分钟，55℃水浴2-6小时。

本方法制备出来金纳米团簇、银纳米团簇、铂纳米团簇；大小相对均一，荧光强度强。本发明工艺简单新颖，设备数量少，能耗低，环境友好，便于推广，可以在疾病检测，气体吸附，光化学催化，荧光传感器等领域有广泛应用。该工艺制备出的团簇大小相对均一，表面形貌一致，且具有非常强的荧光和超低检测灵敏度。本发明工艺简单新颖，材料简单，设备数量少，能耗低，便于推广，在疾病检测，气体吸附，化学催化，食品安全，光电子器件等领域具有广泛的应用前景。

本方法利用稀释的鸡蛋清为蛋白模板，室温成功制备了贵金属纳米团簇（Au、Ag and Pt）。其优势在于：

所得的纳米团簇材料为大小相对均一，荧光强度强；

1.      发明工艺简单新颖，设备数量少，能耗低，便于推广；

2.      在疾病检测，气体吸附，光化学催化，荧光传感器等领域有广泛应用。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1 为液态贵金属纳米团簇在可见光和紫外光（λ=365nm）照射下形貌图。

图2 为红色荧光金纳米团簇的TEM图像。

图3为红色、粉色、蓝色荧光金纳米团簇和蓝色荧光铂纳米团簇的发射光谱。

图4为红色荧光金纳米团簇在不同浓度H₂O₂下的荧光淬灭。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

实施例1、金纳米团簇:

1、红色的金纳米团簇形成条件，取 5 ml 鸡蛋清（1:2水稀释），加入5ml HAuCl （浓度为10 mM），混匀；再加入 1 ml 氢氧化钠（1 M），混匀2min；最后可以加硼氢化钠（也可以不加）。完成上述的条件后，放置10-12小时就形成具有强荧光的纳团簇。

2、粉红色的金纳米团簇形成条件：取5 ml鸡蛋清（1:2水稀释），加入 2.5 ml HAuCl （浓度为10mM），加2.5mlH₂0，混匀；再加入 1ml氢氧化钠（1M），混匀2 min；最后可以加硼氢化钠（也可以不加）。完成上述的条件后，室温放置10-12小时就形成具有强荧光的纳团簇。

3、蓝色的金纳米团簇形成条件：取5 ml 鸡蛋清（1:2水稀释），加入5 ml HAuCl （浓度为1 mM），混匀；再加入 1 ml 氢氧化钠（1M），混匀2 min；最后可以加硼氢化钠（也可以不加）若是加硼氢化钠：用量是20 μl。完成上述的条件后，室温放置10-12小时就形成具有强荧光的纳团簇。

实施例2、铂纳米团簇：

蓝色的铂纳米团簇的形成条件：取5 ml鸡蛋清（1:2水稀释），加入5 mlHPtCl（浓度为1 mM），混匀；再加入 1 ml 氢氧化钠（1M），混匀2 min；水浴55度。完成上述的条件后，室温放置10-12小时就形成具有强荧光的纳团簇。

实施例3、银纳米团簇:

5 ml 鸡蛋清（1:2水稀释） 加 5 ml AgNO3（浓度为10 mM），混匀；加入 1 ml 氢氧化钠（1M），混匀；最后可以加硼氢化钠（也可以不加）完成上述的条件后，室温放置1-2小时就形成具有荧光的纳团簇。但其稳定性需要增强。

图1 为液态贵金属纳米团簇在可见光和紫外光（λ=365nm）照射下形貌图，如图1上所示，在可见光照射下，随着HAuCl浓度变化的金纳米团簇和铂纳米团簇分别呈现出无色、浅黄色、深褐色和浅绿色；而在紫外光（λ=365nm）照射下分别呈现出强的荧光效应。

图2 为红色荧光金纳米团簇的TEM图像，从图中可以看出金纳米团簇大小相对均一，表面形貌一致。

图3为红色、粉色、蓝色荧光金纳米团簇和蓝色荧光铂纳米团簇的发射光谱；红色荧光金纳米团簇发射波较宽，其最大值在650 nm（380 nm激发波长）； 450 nm处的峰为蛋白的发射峰；粉色荧光金纳米团簇的最大值在410 nm（330 nm激发波长）；蓝色荧光金和蓝色荧光铂纳米团簇有几乎相同的发射峰，其最大值在350 nm。

图4为红色荧光金纳米团簇在不同浓度H₂O₂下的荧光淬灭。随着H₂O₂浓度的增加，红色金纳米团簇的荧光越来越弱，H₂O₂有很强的氧化能力，破坏了蛋白的保护，导致金纳米团簇的集聚和生长，形成金纳米颗粒。可见，金纳米团簇可以作为识别H₂O₂的高灵敏传感器。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。