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CN115609001A - 一种以炔类化合物制备功能化金纳米颗粒的方法 - Google Patents

一种以炔类化合物制备功能化金纳米颗粒的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种通过炔类化合物还原三氯化金，实现常温条件下快速一步合成小分子修饰的金纳米颗粒，大幅简化金纳米颗粒的合成和修饰过程。通过本发明，简化制备方法，缩短反应时长。以含有炔基的金属复合物4(10μM)还原三氯化金(100μM)生成金纳米颗粒后荧光的发光响应变化值作为参考，变化值越大证明生成越效率高，分别考察荧光发光响应值在不同溶液(图3A)、不同pH值(图3B)和不同浓度的缓冲溶液(图3C)中的变化，结果表明，本发明的工艺适用于多种溶液且与缓冲溶液的浓度无关，在中性和碱性条件下都能很好的形成纳米颗粒，本发明改变的工艺不是简单的能够确定的。

Description

一种以炔类化合物制备功能化金纳米颗粒的方法
技术领域
本发明属于金纳米颗粒的合成方法，涉及一种以炔类化合物制备功能化金纳米颗粒的方法。
背景技术
目前为止，已开发出多种金纳米颗粒合成方法，比如化学还原法(Chem.Phys.Lett., 2008,463,145)、生物合成法(Nanomed.Nanotechnol.Biol.Med.,2010,6,257；Carbohydr. Polym.,2017,72,169)、超声化学法(Mater.Lett.,2007,61,3429)、光化学还原法(J.Urol., 2008,179,748)和辐照方法(Radiat.Phys.Chem.,2009,78,251)。这些方法大多需要 苛刻的反应条件(如高温)、专业的技术人员和特定的仪器设备，这为金纳米颗粒的合 成增加了难度，且合成的为未修饰的金纳米颗粒，比如，化学还原法通常是使用某种 还原剂通过还原四氯金酸(HAuCl4)来产生金纳米颗粒，基本思路是首先溶解HAuCl4， 然后快速搅拌溶液并同时加入还原剂，以将Au3+离子还原为中性金离子，缺点是一般 需要多步操作后方可在溶液中产生一定尺寸的单分散球形金纳米颗粒，且在生产大尺 寸金纳米颗粒时其单分散性丧失。此外，部分方法需要加热，化学合成法对各种溶液、 还原剂和稳定剂的配比浓度要求严格，常用的试剂包括硼氢化钠NaBH4(Acc.Chem.Res.,2008,41,1721)、柠檬酸钠Na3C6O5H7(J.Am.Chem.Soc.,2010,132,4678)和甲 醛CH2O(J.Control.Release,2009,139,239)。生物合成法是在(癌)细胞内生物催化 合成金纳米颗粒，而不使用任何其他化学试剂，这种金纳米颗粒具有高度的生物相容 性，缺点：需进行培养细胞，在细胞层面进行操作，需要采用其他分离手段分离纳米 颗粒。超生化学法一般在恒温水浴中使用超声波发生器，在2-丙醇的存在下通过超声 辅助可以还原金离子，是一种环境友好且快速的合成方法，但缺点是再现性和可调性 不好，一般会在合成过程中使用各种稳定剂，且需要专人操作超声波发射器。辐照方 法需要利用不同波长的紫外线辐射可以合成直径为2至40nm的金纳米颗粒，使用天 然多糖藻酸盐溶液或牛血清白蛋白作稳定剂，是合成大小可控且纯度高的金纳米颗粒 的优选方法，但是需要产生γ射线的仪器，操作复杂。此外，稳定剂牛血清蛋白属于生 物制品，血清的改变易导致重复性不好。
发明内容
要解决的技术问题
为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种以炔类化合物制备功能化金纳米颗粒的方法，解决现有金纳米颗粒合成方法大多需要苛刻的反应条件(如高温)、专业 的技术人员和特定的仪器设备的不足。
技术方案
一种以炔类化合物制备功能化金纳米颗粒的方法，其特征在于步骤如下：
步骤1、溶液的配置：将炔类化合物溶解于有机溶液中配置成炔类化合物溶液； 三氯化金用超纯水配置成三氯化金水溶液；
步骤2、金纳米颗粒的制备：将炔类化合物溶液和三氯化金水溶液加入任意水相或水相与所有与水互溶有机相混合的溶液中，静置后，三氯化金被还原生成小分子修 饰的金纳米颗粒；
所述炔类化合物修饰在了金纳米颗粒表面。
所述炔类化合物包含但不局限于如下结构式的化合物：
Figure RE-GDA0003988421260000021
Figure RE-GDA0003988421260000031
所述炔类化合物溶解于有机溶液中后溶液的浓度为0-1.0M。
所述三氯化金用超纯水配置溶液的浓度为0-1.0M。
所述有机溶液为所有与水互溶有机溶液。
所述有机相为所有与水互溶有机相。
所述静置温度为0-100℃。
采用透射电镜观察步骤2中生成的金纳米颗粒的形貌，并用纳米粒度及Zeta电位分析仪分析步骤2中生成的金纳米颗粒的直径与电位分布情况。
有益效果
本发明提出的一种以炔类化合物制备功能化金纳米颗粒的方法，通过炔类化合物还原三氯化金，实现常温条件下快速一步合成小分子修饰的金纳米颗粒，大幅简化金 纳米颗粒的合成和修饰过程。通过本发明，简化制备方法，缩短反应时长。
生成金纳米颗粒：
采用透射电镜(TEM)、动态光散射(DLS)和Zeta电位研究了该方法的可行性。 如图1所示，首先将金属炔类化合物(炔类化合物4)溶解于DMSO溶液中配置成5.0 mM的溶液，取2.0μL和2.0μL 50.0mM的三氯化金溶液加到由10.0mM羟乙基哌嗪 乙硫磺酸(HEPES)溶液(pH＝7)与乙醇溶液1:1混合配置而成缓冲液中，总体积1.0mL， 常温静置20分钟，TEM图像显示溶液中含有大量尺寸均一的球状颗粒，动态光散射 检测到粒径的直径为233.68nm，且颗粒表面带负电荷，电位值为-23.5,这些结果表明， 该方法可以通过炔类化合物在常温条件下一步快速制备金纳米颗粒。
另外，图2是含有炔基的金属配合物还原三氯化金生成金纳米颗粒的元素分布图谱，其中橙色代表金元素，绿色代表铱元素，通过图2表明，金元素与铱元素均匀的 分布在新生成的纳米颗粒表面，证明了含铱的炔类化合物确实与三氯化金发生了化学 反应，且修饰在了金纳米颗粒表面。
本发明首次通过使用炔类化合物还原三氯化金，炔类化合物的使用实现了常温条件下快速一步合成小分子修饰的金纳米颗粒，大幅简化金纳米颗粒的合成和修饰过程。 通过本发明，简化制备方法，缩短反应时长。
生成金纳米颗粒的性能测试：
以含有炔基的金属复合物4(10μM)还原三氯化金(100μM)生成金纳米颗粒 后荧光的发光响应变化值作为参考，变化值越大证明生成越效率高，分别考察荧光发 光响应值在不同溶液(图3A)、不同pH值(图3B)和不同浓度的缓冲溶液(图3C) 中的变化，结果表明，本发明的工艺适用于多种溶液且与缓冲溶液的浓度无关，在中 性和碱性条件下都能很好的形成纳米颗粒，本发明改变的工艺不是简单的能够确定的。
附图说明
图1：(A)加入三氯化金后生成金纳米颗粒的TEM结果；(B)加入三氯化金后 生成金纳米颗粒的DLS结果。
图2：含有炔基的金属配合物还原三氯化金生成金纳米颗粒的元素分布图谱(橙色代表金元素；绿色代表铱元素)。
图3：含有炔基的金属复合物4(10μM)还原三氯化金(100μM)生成金纳米颗 粒后荧光的发光响应变化值(变化值越大证明生成越效率高)。分别在不同(A)缓冲体 系、(B)pH、(C)HEPES浓度条件下的响应变化值，结果说明该复合物的适用于多种 缓冲且与缓冲体系的浓度无关，受pH的影响较小，在中性和碱性条件下都能很好的 形成纳米颗粒。
具体实施方式
现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：
实例一：采用DLS和Zeta电位研究含炔基的脂肪烃类化合物还原三氯化金生成金纳米颗粒的能力。首先将含炔丙胺(炔类化合物1)溶解于DMSO溶液中配置成5.0mM 的溶液，取2.0μL 5.0mM的1溶液和2.0μL 50.0mM的三氯化金溶液加到由10.0mM 羟乙基哌嗪乙硫磺酸(HEPES)溶液(pH＝7)与乙醇溶液1:1混合配置而成缓冲液 中，总体积1.0mL，常温静置20分钟，金纳米颗粒生成，DLS监测到粒径的直径为 136.00nm，颗粒表面带正电荷，电位值为11.96。
实例二：采用DLS和Zeta电位研究含炔基的脂肪烃类化合物还原三氯化金生成金纳米颗粒的能力。首先将Boc-氨基-丙炔(炔类化合物2)溶解于DMSO溶液中配置 成5.0mM的溶液，取2.0μL 5.0mM的2溶液和2.0μL 50.0mM的三氯化金溶液加到 由10.0mM羟乙基哌嗪乙硫磺酸(HEPES)溶液(pH＝7)与乙醇溶液1:1混合配置而 成缓冲液中，总体积1.0mL，常温静置20分钟，金纳米颗粒生成，DLS监测到粒径 的直径为165.44nm，颗粒表面带正电荷，电位值为30.6。
实例三：采用DLS和Zeta电位研究含炔基的芳香烃类化合物还原三氯化金生成金纳米颗粒的能力。首先将4-乙炔基-苯甲醛(炔类化合物3)溶解于DMSO溶液中配置 成5.0mM的溶液，取2.0μL 5.0mM的3溶液和2.0μL 50.0mM的三氯化金溶液加到 由10.0mM羟乙基哌嗪乙硫磺酸(HEPES)溶液(pH＝7)与乙醇溶液1:1混合配置而 成缓冲液中，总体积1.0mL，常温静置20分钟，金纳米颗粒生成，DLS监测到粒径 的直径为125.9nm，颗粒表面带正电荷，电位值为29.91。
实例四：采用DLS和Zeta电位研究含有炔基的金属配合物还原三氯化金生成金纳米颗粒的能力。首先将金属炔类化合物(炔类化合物5)溶解于DMSO溶液中配置成 5.0mM的溶液，取2.0μL和2.0μL 50.0mM的三氯化金溶液加到由10.0mM羟乙基 哌嗪乙硫磺酸(HEPES)溶液(pH＝7)与乙醇溶液1:1混合配置而成缓冲液中，总体 积1.0mL，常温静置20分钟，金纳米颗粒生成，DLS监测到粒径的直径为222.64nm， 颗粒表面带正电荷，电位值为-26.85。TEM的元素分布图谱显示铱元素和金元素在分 布位置上高度重合，表明铱复合物和在形成金纳米颗粒的同时修饰在纳米颗粒的表面， 形成了一种功能化的金纳米颗粒。
实例五(反例)：采用DLS和Zeta电位研究不含有炔基的配合物(对照化合物) 能否还原三氯化金生成金纳米颗粒。首先将化合物(非炔类化合物6)溶解于DMSO 溶液中配置成5.0mM的溶液，取2.0μL 5.0mM的6和2.0μL 50.0mM的三氯化金溶 液加到由10.0mM羟乙基哌嗪乙硫磺酸(HEPES)溶液(pH＝7)与乙醇溶液1:1混合 配置而成缓冲液中，总体积1.0mL，常温静置20分钟，没有金纳米颗粒生成，DLS 没有监测到粒径生成。说明炔基对形成金纳米颗粒具有决定性作用。
实例六(反例)：采用DLS和Zeta电位研究不含有炔基的金属配合物(对照化合 物)还原三氯化金生成金纳米颗粒的能力。首先将金属化合物(非炔类化合物7)溶 解于DMSO溶液中配置成5.0mM的溶液，取2.0μL 5.0mM的7和2.0μL 50.0mM 的三氯化金溶液加到由10.0mM羟乙基哌嗪乙硫磺酸(HEPES)溶液(pH＝7)与乙醇 溶液1:1混合配置而成缓冲液中，总体积1.0mL，常温静置20分钟，没有金纳米颗粒 生成，DLS没有监测到粒径生成。说明炔基对形成金纳米颗粒具有决定性作用。

Claims (7)

1.一种以炔类化合物制备功能化金纳米颗粒的方法，其特征在于步骤如下：
步骤1、溶液的配置：将炔类化合物溶解于有机溶液中配置成炔类化合物溶液；三氯化金用超纯水配置成三氯化金水溶液；
步骤2、金纳米颗粒的制备：将炔类化合物溶液和三氯化金水溶液加入任意水相或水相与所有与水互溶有机相混合的溶液中，静置后，三氯化金被还原生成小分子修饰的金纳米颗粒；
所述炔类化合物修饰在了金纳米颗粒表面。
2.根据权利要求1所述以炔类化合物制备功能化金纳米颗粒的方法，其特征在于：所述炔类化合物包含但不局限于如下结构式的化合物：
Figure FDA0003748894050000011
3.根据权利要求1所述以炔类化合物制备功能化金纳米颗粒的方法，其特征在于：所述炔类化合物溶解于有机溶液中后溶液的浓度为0-1.0M。
4.根据权利要求1所述以炔类化合物制备功能化金纳米颗粒的方法，其特征在于：所述三氯化金用超纯水配置溶液的浓度为0-1.0M。
5.根据权利要求1所述以炔类化合物制备功能化金纳米颗粒的方法，其特征在于：所述有机溶液为所有与水互溶有机溶液。
6.根据权利要求1所述以炔类化合物制备功能化金纳米颗粒的方法，其特征在于：所述有机相为所有与水互溶有机相。
7.根据权利要求1所述以炔类化合物制备功能化金纳米颗粒的方法，其特征在于：所述静置温度为0-100℃。
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