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金納米顆粒進行表面修飾在生物領(lǐng)域應用是非常重要的,不僅可以提高其穩(wěn)定性,而且使其表面功能化,能更輕易的與抗體、酶等生物分子連接起來。常用含巰基配體對納米金進行修飾,谷肌甘膚(GSH) ,巰基丙酸(MPA),半肌氨酸(cysteine),肌胺(cystamine),二巰基辛酸(DHLA)及聚乙二醇(PEG)等,其中最常見的是巰基聚乙二醇(PEG-SH),主要有以下幾個原因:1.PEG為高分子聚合物,將PEG修飾到納米金顆粒上,納米金膠體的穩(wěn)定方式會由原來的靜電穩(wěn)定變?yōu)榭臻g穩(wěn)定,穩(wěn)定狀態(tài)不易受外界因素的影響;2.PEG無抗原和致免疫性、無毒、生物相容性較好;3.PEG在生理環(huán)境中對生物分子沒有吸附或其他相互作用,有效減少了非特異性蛋白的吸附,延長了循環(huán)時間;4.采用端基不同的PEG,其一段連接在金納米顆粒上,另一端的活性基團可以進行其他修飾,使納米金顆粒表面性質(zhì)多樣化。
PEG化納米金的制備方法:
金屬納米粒子的主要制備方法有物理法和化學法,其中物理法主要有真空蒸鍍法、軟著陸法、電分散法和激光消融法等,化學法主要有氧化還原法、電化學法、晶種法、微乳液法、相轉(zhuǎn)移法、模板法。
氧化還原法:該法通常是在含有高價金離子的溶液中加入還原劑,金離子被還原而聚集成納米粒子。所用的還原劑包括經(jīng)典的檸檬酸三鈉、硼氫化鈉、磷、十六烷基苯胺、聚乙二醇、聚苯胺等。其中以檸檬酸鈉還原法最為經(jīng)典,就是以檸檬酸三鈉為還原劑在熱的水溶液中將[AuCl4]-還原,其制備方法簡單,所得到的顆粒性質(zhì)穩(wěn)定。
微乳液法:該法是將表面活性劑溶解在有機溶劑中,當表面活性劑的濃度超過臨界膠束濃度(CMC)后形成親水極性頭向內(nèi)、疏水有機鏈向外的液體顆粒結(jié)構(gòu),其內(nèi)核可增溶水分子或親水物質(zhì)。微乳液一般由4種組分組成,即表面活性劑、助表面活性劑(一般為脂肪醇)、有機溶劑(一般為烷烴或環(huán)烷烴)和水。它是一種熱力學穩(wěn)定體系,可以合成大小均勻、粒徑在10-20nm的液體顆粒。
晶種生長法:晶種生長法是通過晶種合成反應制備金納米顆粒,該法優(yōu)點在于比一步法得到的顆粒粒徑分布窄,可以通過控制反應條件最終制備出粒徑在50-110nm之間的金納米球。同時,晶種生長法因其合成過程簡便、高產(chǎn)量、長短徑比可控及表面易于修飾等優(yōu)點而成為合成膠體金納米棒最流行的方法。其基本原理是在反應溶液中加入一定量的金納米顆粒晶種,在表面活性劑分子的作用下,晶種顆粒定向生長為一定長徑比的金納米棒。
光化學還原法:光化學還原法是最早用來制備金納米棒的方法,在制備過程中,金酸與棒狀的陽離子表面活性劑膠束結(jié)合在一起形成離子對,然后在紫外激發(fā)下電子從金屬離子轉(zhuǎn)移到配體中,從而使金離子還原成金。
納米金的表面PEG化:用琉基聚乙二醇(PEG-SH)對金納米球進行修飾,修飾過程為:將100μL濃度為5X 10-4mol/L的上述配體分別加入到1ml金納米球溶液中,再將其攪拌30S以充分混合,然后將其放入4℃冰箱備用。
納米金的表征方法:
為了全面而準確的表征納米金的性質(zhì),通常使用多種手段同時對納米金進行分析,常用的表征方法有:紫外可見光譜(Uv-vis)、紅外光譜(FI-IR),掃描電子顯微鏡(SEM)或投射電子顯微鏡( TEM)、電動電位或電動電勢(Zeta電位)、X射線衍射(XRD)、X射線光電子能譜、毛細管電泳(CE)等。
電子顯微鏡(SEM,TEM):SEM與TEM是觀察納米金粒子的直觀方法,可以清楚的觀察到粒子形貌,大小和分散度情況。
紫外可見(Uv-vis):納米金溶膠因其等離子共振作用,使得他在溶液中有特定的顏色。納米金粒子表面包配體、歷經(jīng)大小和粒子形狀不同時,粒子所表現(xiàn)出來的等離子共振吸收是不一樣的。金納米粒子的等離子體共振分為橫向伸縮振動和縱向伸縮振動,在金粒子以球形存在于溶液中時,重要表現(xiàn)出橫向伸縮振動,Uv-vis吸收在520nm左右,當納米金溶膠中以棒狀,線裝,三角片狀或其它非球形是,粒子主要表現(xiàn)出縱向伸縮振動,最大吸收波長在600nm-1400nm處不等,最大吸收波長越大,棒狀與線裝粒子的長徑比越大,三角片的邊厚比也越大,溶液表現(xiàn)出不同的顏色,如灰色、藍色和深棕色等。
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