專(zhuān)利名稱(chēng)：一種具有手性的自組裝材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種具有手性的自組裝材料的制備方法，屬于材料化學(xué)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
納米材料學(xué)是一門(mén)新興的前沿學(xué)科。納米材料也稱(chēng)納米結(jié)構(gòu)材料，是指微觀結(jié)構(gòu)在三維空間范圍內(nèi)至少有一維在IOOnm以?xún)?nèi)的材料。由于納米結(jié)構(gòu)材料具備許多常規(guī)材料不具備的特殊性能，如小尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)、量子隧道效應(yīng)等，所以納米材料被人們給予了很高的期望。納米材料同樣也沒(méi)有辜負(fù)大家的期望，在光學(xué)、聲學(xué)、電磁學(xué)、熱學(xué)、催化、力學(xué)、仿生學(xué)等許多領(lǐng)域納米材料已經(jīng)表現(xiàn)出了令人稱(chēng)奇的優(yōu)越特性。納米技術(shù)研究電子、原子和分子運(yùn)動(dòng)規(guī)律和特性的嶄新高技術(shù)學(xué)科，開(kāi)辟了人們認(rèn)識(shí)自然的新層次，是21世紀(jì)頭二十年發(fā)展的主導(dǎo)領(lǐng)域。納米材料的自組裝也是納米技術(shù)的一個(gè)研究熱點(diǎn)，原因在于自組裝納米材料能夠表現(xiàn)出不同于單分散的納米粒子的獨(dú)特的光學(xué)，電學(xué)，磁學(xué)和化學(xué)性質(zhì)，通過(guò)研究自組裝材料的性質(zhì)可以更好地理解宏觀材料的物理和化學(xué)性質(zhì)。在可控納米材料自組裝的過(guò)程中， 納米材料的各向異性和不同晶面的獨(dú)特的化學(xué)反應(yīng)性質(zhì)成為納米材料形成自組裝的一個(gè)關(guān)鍵因素。作為一種優(yōu)異的貴金屬納米材料，金納米棒具有獨(dú)特的表面等離子體共振特性、 良好的穩(wěn)定性、特有的各向異性和生物相容性等特點(diǎn)，因而在生物傳感、醫(yī)學(xué)成像、癌癥治療、藥物傳輸以及光電子器件開(kāi)發(fā)等生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域引起了廣泛關(guān)注。同樣，金納米粒子也具有其自身的良好的性質(zhì)，在很多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。然而，要將金納米棒與金納米粒子進(jìn)行綜合應(yīng)用，需要將金納米棒與金納米粒子進(jìn)行有序組裝，構(gòu)建出功能化的納米組裝體。經(jīng)過(guò)組裝以后，組裝體所具備的性質(zhì)是金納米棒與金納米粒子相互之間光學(xué)、電學(xué)性質(zhì)的耦合， 因而將會(huì)表現(xiàn)出比單獨(dú)金納米棒、金納米粒子更加優(yōu)異的整體的協(xié)同性質(zhì)。“手性”一詞源于希臘詞“手”，指左手與右手的差異特征。手性及手性物質(zhì)只有兩類(lèi)左手性和右手性。有時(shí)為了對(duì)比，另外加上一種無(wú)手性作參照，可稱(chēng)它為“中性手性”。 左手性用L表示，右手性用D表示，中性手性用M表示。手性是自然界的普遍現(xiàn)象。自然界很多物質(zhì)具有左旋和右旋對(duì)映體手性分子結(jié)構(gòu)。一般認(rèn)為，任何物體只要其實(shí)物與其鏡像不能重疊則其一定具有手性。從天文學(xué)到地球科學(xué)，從化學(xué)到生物學(xué)，幾乎處處都有手性顯身影。2001年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)就授予分子手性催化的主要貢獻(xiàn)者。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種具有手性的新型自組裝材料的制備方法，制備出組裝結(jié)構(gòu)均一，可控并且具有手性的納米材料組裝體。本發(fā)明的技術(shù)方案一種具有手性的自組裝材料的制備方法，包括(1)金納米粒子合成，(2)金納米棒合成，(3)金納米粒子修飾DNAl，(4)金納米棒修飾DNA2，(5)金納米棒和金納米粒子上的DNA雜交，單個(gè)金納米粒子與單個(gè)金納米棒的側(cè)面組裝以形成具有手性的特殊結(jié)構(gòu)；
金納米粒子和金納米棒的側(cè)面組裝
1取步驟(4)修飾好的側(cè)面修飾、端面封閉的DNA2修飾的金納米棒10 μ L和步驟(3)
修飾好的DNAl修飾的金納米粒子45 μ L,加入55 μ L pH 7. 5的0. OlM的Tris-HCl, 0. 01% 的SDS，20mM的KCl雜交緩沖液，振搖反應(yīng)M h ；
②空白對(duì)照實(shí)驗(yàn)
步驟(3)中DNAl修飾的金納米粒子45 μ L和步驟(4)中的輔助DNA3全身修飾的金納米棒 10 μ L，力口入 55 μ L pH 7. 5 的 0. OlM 的 Tris-HCl, 0. 01% 的 SDS,20mM 的 KCl 雜交緩沖液，振搖反應(yīng)M h ；
所述步驟(3)金納米粒子修飾DNAl
1金納米粒子的合成方案為向潔凈的三角燒瓶中加入48mL水和ImL濃度為4g/L的
氯金酸，加熱煮沸5 min，接著加入ImL 1%的檸檬酸三鈉溶液，邊加熱邊攪拌，直至溶液顏色不再變化，繼續(xù)加熱反應(yīng)10 min,即制得18nm的金納米粒子；
將制備的IOmL的金納米粒子以10000r/min離心lOmin，用ImL的水分散，10000r/min 離心10 min棄上清，用ImL的pH8. O的0. OlM的PBS，0. 01%的SDS分散，4°C保藏、待用；
I取上述制備好的金納米粒子100 μ L加入12 μ L ΙΟΟμΜ的DNA1，混勻，振搖反應(yīng)
20min后，用ρΗ8· 0的0. OlM的PBS, 0. 01%的SDS, 2Μ的NaCl至反應(yīng)體系中NaCl濃度達(dá)到 50mM，超聲10s，振搖反應(yīng)20min后加入NaCl至反應(yīng)體系中NaCl濃度達(dá)到IOOmM,隨后按照 NaCl濃度每增加100 mM的梯度重復(fù)上述反應(yīng)過(guò)程至體系中NaCl濃度達(dá)到0. 4M時(shí)，室溫振搖反應(yīng)12h ；
f將上述步驟中反應(yīng)溶液在8000r/ min離心10 min，棄上清，后用100 μ L的0. 01%
的SDS分散沉淀，后用0. 01%的SDS的溶液清洗一次，4°C保藏、待用； 所述步驟(4)金納米棒修飾DNA2
: .金納米棒的合成方案為所有的玻璃儀器用王水浸泡，雙蒸水清洗，晾干備用；采用
晶種生長(zhǎng)法合成長(zhǎng)徑比為3.0的金納米棒；實(shí)驗(yàn)中使用的水均為18. 2 ΜΩ的Milli-Q超純水；
晶種合成28. O0C下0. ImL的2g/L的三水合四氯金酸加入到ImL的0. 2M的十六烷基三甲基溴化銨溶液中，溶液顏色由無(wú)色變成黃褐色；然后加入0. 12mL的新配制的0. OlM 硼氫化鈉溶液快速攪拌2 min，溶液顏色由黃褐色變?yōu)闇\棕色；
金納米棒生長(zhǎng)種子溶液合成好以后，進(jìn)行金納米棒的生長(zhǎng)，5mL的2g/L的三水合四氯金酸加入到5mL、0. 2 M十六烷基三甲基溴化銨溶液中，加入4mL的水，混勻；0. 125 mL的 0.01M AgNO3溶液加入到上述混合體系中，混勻，隨后將65μ 的0. IM抗壞血酸溶液加入上述體系溶液，28.0 ° C下攪拌反應(yīng)2 min，溶液由褐色變成無(wú)色，最后，加入0.05mL的晶種溶液輕柔攪拌混勻20s，觀.0°C反應(yīng)4 h，即得金納米棒溶液；將制備的IOmL金納米棒溶液8000r/ min離心10 min用ImL的水分散，IOOOOr/ min 離心10 min棄上清，用ImL的水分散，4°C保藏、待用；
②側(cè)面修飾、端面封閉
取上述制備好的金納米棒50 μ L加入1 μ L的50 μ M的輔助DNA3振搖反應(yīng)Mh，封閉端面，后加入40yL的DNA2修飾側(cè)面，振搖反應(yīng)M h,6000r/ min離心8 min，棄上清，用 50 μ L的水分散金納米棒-DNA2復(fù)合物，水洗一次，4°C保藏、待用；
③對(duì)照實(shí)驗(yàn)
取上述制備好的金納米棒50 μ L加入40 μ L的50 μ M的輔助DNA3振搖反應(yīng)Mh，6000r/ min離心8 min,棄上清，用50 μ L的水分散金納米棒-DNA3復(fù)合物，水洗一次，4°C保藏、待用；
所述 DNAl :5，-TAGGAATAGTTATAAAAAAAAAAAA-3‘； DNA 2 :5’ -TTATAACTATTCCTAAAAAAAAAAA-3’ ； DNA 3 :5， -AAAAAAAAAAAA-3，。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明制備出組裝結(jié)構(gòu)均一，可控并且具有手性的納米材料組裝體。


圖1典型的金納米棒和金納米粒子的側(cè)面組裝結(jié)構(gòu)電鏡照片。圖2金納米棒和金納米粒子的對(duì)照實(shí)驗(yàn)電鏡照片。圖3金納米棒和金納米粒子的側(cè)面組裝后的圓二色譜圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1
(1)金納米粒子的合成
金納米粒子的合成方案為向潔凈的三角燒瓶中加入48mL水和ImL濃度為4g/L的氯金酸，加熱煮沸5 min，接著加入ImL 1%的檸檬酸三鈉溶液，邊加熱邊攪拌，直至溶液顏色不再變化，繼續(xù)加熱反應(yīng)10 min,即制得18nm的金納米粒子。(2)金納米棒的合成金納米棒的合成方案為
所有的玻璃儀器用王水浸泡，雙蒸水清洗，晾干備用。采用晶種生長(zhǎng)法合成長(zhǎng)徑比為 3.0的金納米棒。實(shí)驗(yàn)中使用的水均為18.2 ΜΩ的Milli-Q超純水。；1;晶種合成28. O0C下0. ImL的2g/L的三水合四氯金酸加入到ImL的0. 2M的
十六烷基三甲基溴化銨溶液中，溶液顏色由無(wú)色變成黃褐色。然后加入合成0. 12mL的新配制的0. OlM硼氫化鈉溶液快速攪拌2 min。溶液顏色即由黃褐色變?yōu)闇\棕色。I；金納米棒生長(zhǎng)種子溶液合成好以后，進(jìn)行金納米棒的生長(zhǎng)。5mL的2g/L的三
水合四氯金酸加入到5mL 0.2 M十六烷基三甲基溴化銨溶液中，加入4mL的水，混勻。0. 125 mL的0.01M硝酸銀(AgNO3)溶液加入到上述混合體系中，混勻，隨后將65μ 的0. IM抗壞血酸溶液加入上述體系溶液，28. 0°C下攪拌反應(yīng)2 min，溶液由褐色變成無(wú)色。最后，加入 0. 05mL的晶種溶液輕柔攪拌混勻20s。反應(yīng)4h。即得金納米棒溶液。(3)金納米粒子和DNAl偶聯(lián)
1將步驟(1)制備的IOmL的金納米粒子以IOOOOr/ min離心10 min，用ImL的水分
散，IOOOOr/ min 離心 10 min 棄上清，用 ImL 的 pH8. 0 的 0. OlM 的 PBS, 0. 01% 的 SDS 分散，
4°C保藏、待用。f取上述制備好的金納米粒子100 μ L加入12 μ L 100 μ M的DNAl，混勻，振搖反
應(yīng)20min后，用pH8. 0的0. OlM的PBS, 0. 01%的SDS, 2Μ的NaCl至反應(yīng)體系中NaCl濃度達(dá)到50mM，超聲10s，振搖反應(yīng)20min后加入NaCl至反應(yīng)體系中NaCl濃度達(dá)到IOOmM,隨后按照NaCl濃度每增加100 mM的梯度重復(fù)上述反應(yīng)過(guò)程至體系中NaCl濃度達(dá)到0. 4M時(shí)，室溫振搖反應(yīng)12h。f 將上述步驟中反應(yīng)溶液在8000r/ min離心10 min,棄上清，后用100 μ L的
0. 01%的SDS分散沉淀，后用0. 01%的SDS的溶液清洗一次，4°C保藏、待用。(4)金納米棒和DNA2偶聯(lián)
將步驟(2)制備的IOmL金納米棒8000r/ min離心10 min用ImL的水分散，IOOOOr/ min離心10 min棄上清，用ImL的水分散，4°C保藏、待用。側(cè)面修飾、端面封閉
取上述制備好的金納米棒50 μ L加入1 μ L的50 μ M的輔助DNA3振搖反應(yīng)Mh，封閉端面，后加入40 μ L的DNA2修飾側(cè)面，振搖反應(yīng)24h, 6000" min離心8 min,棄上清，用50 μ L 的水分散金納米棒-DNA2復(fù)合物，水洗一次，4°C保藏、待用。②對(duì)照實(shí)驗(yàn)
取上述制備好的金納米棒50 μ L加入40 μ L的50 μ M的輔助DNA3振搖反應(yīng)Mh，6000r/ min離心8 min,棄上清，用50 μ L的水分散金納米棒-DNA3復(fù)合物，水洗一次，4°C保藏、待用。(5)金納米粒子和金納米棒的側(cè)面組裝及表征金納米棒和金納米粒子的側(cè)面組裝
取步驟(4)修飾好的側(cè)面修飾、端面封閉的金納米棒10 μ L和步驟(3)修飾好的金
納米粒子 45 μ L,加入 55 μ L ρΗ7· 5 的 0. OlM 的 Tris-HCl, 0. 01% 的 SDS, 20mM 的 KCl 雜交緩沖液，振搖反應(yīng)Mh。②空白對(duì)照實(shí)驗(yàn)
步驟(3)中金納米粒子45 μ L和步驟(4)中的輔助DNA3全身修飾的金納米棒10 μ L， 加入55 μ L ρΗ7. 5的0. OlM的Tris-HCl，0. 01%的SDS，20mM的KCl雜交緩沖液，振搖反應(yīng) 24h。本發(fā)明所使用的DNA均購(gòu)自中國(guó)上海生工生物工程有限公司，并通過(guò)聚丙烯酰胺凝膠電泳進(jìn)行純化。DNA的編號(hào)、序列及長(zhǎng)度如表1所示。
表1 DNA的編號(hào)、序列及長(zhǎng)度
權(quán)利要求
1. 一種具有手性的自組裝材料的制備方法，步驟包括(1)金納米粒子合成，(2)金納米棒合成，(3)金納米粒子修飾DNAl，(4)金納米棒修飾DNA2，(5)金納米棒和金納米粒子上的DNA雜交，其特征在于單個(gè)金納米粒子與單個(gè)金納米棒的側(cè)面組裝以形成具有手性的特殊結(jié)構(gòu)，組裝產(chǎn)品用電鏡和圓二色譜儀測(cè)CD值進(jìn)行表征； 金納米棒和金納米粒子的側(cè)面組裝il:取步驟(4)修飾好的側(cè)面修飾、端面封閉的DNA2修飾的金納米棒10 μ L和步驟(3) 修飾好的DNAl修飾的金納米粒子45 μ L，加入55 μ L含0. 01%的SDS、20mM的KCl WpH 7. 5、 0. OlM的Tris-HCl雜交緩沖液，振搖反應(yīng)24 h ； ②空白對(duì)照實(shí)驗(yàn)步驟(3)中DNAl修飾的金納米粒子45 μ L和步驟(4)中的輔助DNA3全身修飾的金納米棒 10 μ L，加入 55 μ L 含 0. 01% 的 SDS、20mM 的 KCl 的 pH 7. 5,0. OlM 的 Tris-HCl 雜交緩沖液，振搖反應(yīng)M h ；所述步驟(3)金納米粒子修飾DNAlX金納米粒子的合成方案為向潔凈的三角燒瓶中加入48mL水和ImL濃度為4g/L的氯金酸，加熱煮沸5 min，接著加入ImL 1%的檸檬酸三鈉溶液，邊加熱邊攪拌，直至溶液顏色不再變化，繼續(xù)加熱反應(yīng)10 min,即制得18nm的金納米粒子；將制備的IOmL的金納米粒子以10000r/min離心lOmin，用ImL的水分散，10000r/min 離心10 min棄上清，用ImL含0. 01%SDS的pH8. 0,0. OlM的PBS緩沖液分散，4°C保藏、待用；2:取上述制備好的金納米粒子100 μ L加入12 μ L 100 μ M的DNAl，混勻，振搖反應(yīng) 20min后，用含0. 01% SDS、2M NaCl的pH8. 0、0. OlM的PBS滴加，至反應(yīng)體系中NaCl濃度達(dá)到50mM，超聲10s，振搖反應(yīng)20min后，繼續(xù)加入所述NaCl緩沖液至反應(yīng)體系中NaCl濃度達(dá)到IOOmM,隨后按照NaCl濃度每增加100 mM的梯度重復(fù)上述反應(yīng)過(guò)程至體系中NaCl濃度達(dá)到0. 4M時(shí)，室溫振搖反應(yīng)12h ；S將上述步驟中反應(yīng)溶液在8000r/min離心10 min,棄上清，后用100 μ L的0. 01%的 SDS分散沉淀，后用0. 01%的SDS的溶液清洗一次，4°C保藏、待用； 所述步驟(4)金納米棒修飾DNA 2X金納米棒的合成方案為所有的玻璃儀器用王水浸泡，雙蒸水清洗，晾干備用；采用晶種生長(zhǎng)法合成長(zhǎng)徑比為3.0的金納米棒；實(shí)驗(yàn)中使用的水均為18. 2 MQWMilli-Q超純水；晶種合成28. O0C下0. ImL的2g/L的三水合四氯金酸加入到ImL的0. 2M的十六烷基三甲基溴化銨溶液中，溶液顏色由無(wú)色變成黃褐色；然后加入0. 12mL的新配制的0. OlM 硼氫化鈉溶液快速攪拌2min，溶液顏色由黃褐色變?yōu)闇\棕色；金納米棒生長(zhǎng)種子溶液合成好以后，進(jìn)行金納米棒的生長(zhǎng)，5mL的2g/L的三水合四氯金酸加入到5mL、0. 2 M十六烷基三甲基溴化銨溶液中，加入4mL的水，混勻；0. 125 mL的 0.01M AgNO3溶液加入到上述混合體系中，混勻，隨后將65μ 的0. IM抗壞血酸溶液加入上述體系溶液，28. 0°C下攪拌反應(yīng)2 min，溶液由褐色變成無(wú)色，最后，加入0.05mL的晶種溶液輕柔攪拌混勻20s，觀.0°C反應(yīng)4 h，即得金納米棒溶液；將制備的IOmL金納米棒溶液8000r/min離心IOmin用ImL的水分散，IOOOOr/ min離心10 min棄上清，用ImL的水分散，4°C保藏、待用；②側(cè)面修飾、端面封閉取上述制備好的金納米棒50 μ L加入1 μ L的50 μ M的輔助DNA3振搖反應(yīng)Mh，封閉端面，后加入40 μ L的DNA2修飾側(cè)面，振搖反應(yīng)24 h，6000" min離心8min,棄上清，用50 μ L 的水分散金納米棒-DNA2復(fù)合物，水洗一次，4°C保藏、待用；③對(duì)照實(shí)驗(yàn)取上述制備好的金納米棒50 μ L加入40 μ L的50 μ M的輔助DNA3振搖反應(yīng)Mh，6000r/ min離心8 min，棄上清，用50 μ L的水分散金納米棒-DNA3復(fù)合物，水洗一次，4°C保藏、待用；所述 DNAl :5，-TAGGAATAGTTATAAAAAAAAAAAA-3‘；DNA 2 :5’ -TTATAACTATTCCTAAAAAAAAAAA-3’ ；DNA 3 :5， -AAAAAAAAAAAA-3，。
全文摘要
一種具有手性的自組裝材料的制備方法，屬于材料化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明方法包括金納米粒子合成，金納米棒合成，金納米粒子修飾DNA1，金納米棒修飾DNA2，金納米棒和金納米粒子上的DNA雜交，以單個(gè)金納米粒子與單個(gè)金納米棒的側(cè)面組裝以形成具有手性的特殊結(jié)構(gòu)。本發(fā)明制備出組裝結(jié)構(gòu)均一，可控并且具有手性的納米材料組裝體。
文檔編號(hào)C12N15/10GK102382816SQ20111027265
公開(kāi)日2012年3月21日 申請(qǐng)日期2011年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月15日
發(fā)明者王利兵, 胥傳來(lái), 郝昌龍 申請(qǐng)人:王利兵, 胥傳來(lái), 郝昌龍