本发明专利技术公开了一种表面功能化的烟草花叶病毒纳米线复合材料的制备方法。该制备方法包括如下步骤：通过在酸性条件下烟草花叶病毒头尾组装的同时，多巴胺和氧化剂在病毒蛋白的外表面原位氧化聚合形成聚多巴胺包覆的烟草花叶病毒纳米线，然后在碱性条件下利用表面聚多巴胺自身的还原性和反应性，无需额外的还原剂和化学修饰，就可以进一步负载金纳米颗粒和功能化修饰含有氨基或巯基的具有生物活性的分子，得到表面功能化的烟草花叶病毒纳米线复合材料。本发明专利技术具有工艺简单、方便高效的特点，可以广泛的应用于生物催化、生物成像、肿瘤靶向探针和纳米药物载体等生物医用纳米新材料领域。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及纳米新材料领域。更具体地，涉及。
技术介绍
纳米复合材料是一类新型的纳米材料，既具有纳米材料的小尺寸效应、高比表面积、多种多样的形貌特征和组装形式等优点，又可以复合其他无机、有机、高分子和生物功能材料的特殊性能，在工业高效催化，生物医用工程等新型功能材料领域得到了广泛的发展。因此开发新型的一维纳米线复合材料在生物催化、生物成像、肿瘤靶向探针和纳米药物载体方面具有十分巨大的潜在应用价值。聚多巴胺是通过多巴胺在碱性环境下氧化聚合形成的，是一种新型的有机高分子粘附材料，可以均匀的包覆在基材表面，并且在材料表面可以进一步功能化修饰含有氨基或巯基的分子。而现有的技术主要是在无机的金属、金属氧化物、陶瓷、疏水性的高分子材料和碳材料表面进行聚多巴胺的包覆和功能化修饰。例如美国专利US 2008/0149566中提出的在多种无机和高分子材料表面的聚多巴胺包覆；中国专利CN 102813963和CN102000658是在生物医用的无机、金属、金属合金和高分子材料表面用聚多巴胺功能化修饰具有生物活性的分子；中国专利CN 104258909是在磁性Fe304纳米颗粒表面用聚多巴胺负载金纳米颗粒；中国专利CN 104666251是在生物可降解的高分子纳米颗粒表面用聚多巴胺负载疏水性药物；中国专利CN 103920152和CN 104549159是在多壁碳纳米管和磁性银纳米线为代表的一维无机纳米材料表面包覆聚多巴胺。但这些技术方法都没有涉及到在亲水性的蛋白质表面或由蛋白质组装的病毒类生物纳米颗粒表面进行聚多巴胺的包覆和进一步的功能化修饰。烟草花叶病毒是一种感染烟草及其他茄科类的植物病毒，由2130个病毒外壳蛋白组装形成300nm长，直径ISnm的纳米管状结构，具有粒度均一的单分散特性，是一种理想的构筑一维纳米材料的生物模板。以烟草花叶病毒为模板，通过病毒纳米颗粒头尾组装的方式形成一维有序的纳米线结构，并在外表面包覆导电性的聚苯胺、聚吡咯和聚苯乙烯磺酸钠高分子材料，制备具有导电功能的一维纳米线复合材料已经有文献报道(例如 Z.Niu, M.Bruckman, et al.Study and characterizat1n of tobacco mosaicvirus head-to-taiI assembly assisted by aniline polymerizat1n.Chem.Commun., 2006, 28:3019 ；Z.Niuj et al.Assembly of tobacco mosaic virus into fibrousand macroscopic bundled arrays mediated by surface aniline polymerizat1n.Langmuirj 2007, 23:6719 ；Z.Niuj et al.B1logical templated synthesis ofwater-soluble conductive polymeric nanowires.Nano letters，2007，7:3729) 0 但现有的方法所使用的包覆材料都是导电性的高分子，不具有生物相容性，无法在生物医学领域得到应用。此外，以烟草花叶病毒为模板和载体，在其表面负载金纳米颗粒和功能化修饰分子的方法虽然已经实现(例如中国专利CN 103706800是通过分子生物学的方法表达得到六组氨酸修饰的烟草花叶病毒外壳蛋白，再加入还原剂实现的金纳米颗粒在烟草花叶病毒表面的负载；中国专利CN 102578695是通过静电相互吸引，在还原剂的作用下以化学沉积的方法在烟草花叶病毒表面负载金纳米颗粒的；中国专利CN 103613647是通过分子生物学的方法表达得到半胱氨酸突变的烟草花叶病毒外壳蛋白，然后将荧光分子和抗癌药物修饰到半胱氨酸突变的蛋白表面制备了纳米药物载体)，但这些方法都存在操作步骤复杂，制备周期长，需要分子生物学的方法修改基因序列并表达蛋白，需要另外加入还原剂还原得到金纳米颗粒等问题和缺陷。迄今为止，使用具有生物相容性的聚多巴胺进行包覆，以烟草花叶病毒为模板组装形成的一维纳米线复合材料的制备方法还没有报道过；同时在这种烟草花叶病毒纳米线表面，利用聚多巴胺自身的还原性和反应性，无需额外的还原剂和分子生物学方法，就可以进一步方便高效地负载金纳米颗粒和功能化修饰具有生物活性分子的方法也未见报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供。该制备方法操作步骤简单，制备周期短，使用具有生物相容性的聚多巴胺进行包覆，以烟草花叶病毒为模板组装形成的一维纳米线复合材料；同时在这种烟草花叶病毒纳米线表面，利用聚多巴胺自身的还原性和反应性，无需额外的还原剂和分子生物学方法，就可以进一步方便高效地负载金纳米颗粒和功能化修饰具有生物活性分子。为达到上述目的，本专利技术采用下述技术方案:—种表面功能化的烟草花叶病毒纳米线复合材料的制备方法，包括如下制备步骤:先进行表面包覆聚多巴胺的烟草花叶病毒纳米线的组装，再利用所得纳米线表面上包覆的聚多巴胺进行功能化修饰，得到表面功能化的烟草花叶病毒纳米线复合材料。优选地，所述表面包覆聚多巴胺的烟草花叶病毒纳米线的组装是指在酸性缓冲溶液中加入多巴胺盐酸盐和氧化剂，通过原位氧化聚合的方法在烟草花叶病毒表面生成聚多巴胺包覆层的同时，以烟草花叶病毒为模板通过头尾相连的方式组装形成一维的纳米线，并且聚多巴胺包覆层固定并维持形成的一维纳米线结构，具体包括如下步骤:I)将烟草花叶病毒均匀分散到酸性缓冲溶液中，形成反应溶液，并搅拌；2)向步骤I)所得反应溶液中加入多巴胺盐酸盐和氧化剂，充分搅拌反应后，加入10mM的碱性溶液调节pH值为7.4?8.5后继续反应0.5?2小时；3)将步骤2)所得反应溶液离心，取上层清液，经过透析、冷冻干燥后得到表面包覆聚多巴胺的烟草花叶病毒纳米线。优选地，步骤I)中，所述反应溶液的质量浓度为0.1?2.0mg/mL，所述搅拌时间为0.5?4小时；步骤2)中，所述搅拌反应是指在4?35°C条件下充分搅拌反应2?8小时；步骤3)中，所述离心的转速为5000?lOOOOrpm，离心时间为5?lOmin，所述透析是指用截留分子量为10?100万道尔顿的透析袋在纯水中透析24?48小时。优选地，步骤I)中，所述酸性缓冲溶液为乙酸钠缓冲溶液，柠檬酸钠缓冲溶液或磷酸盐缓冲溶液(PBS)中一种；所述酸性缓冲溶液的pH值为4.5?6.8，摩尔浓度为50?10mM0优选地，步骤2)中，所述氧化剂为过硫酸铵，过氧化氢或氧气中的一种；所述碱性溶液为氢氧化钠水溶液或三羟甲基氨基甲烷水溶液(Tris水溶液)；所述多巴胺盐酸盐和烟草花叶病毒的质量比为0.2:1?2:1，多巴胺盐酸盐和氧化剂的摩尔浓度比为1:2?1:4ο优选地，步骤3)中，所述表面包覆聚多巴胺的烟草花叶病毒纳米线，其直径为18?40nm，长度为300nm?20 μ m，聚多巴胺包覆层的厚度为I?10nm。优选地，所述利用所得纳米线表面上包覆的聚多巴胺进行功能化修饰，是指以表面包覆聚多巴胺的烟草花叶病毒纳米线为模板，在碱性缓冲溶液中，聚多巴胺包覆层吸附和还原含有金离子的溶液，从而实现金纳米颗粒在一维纳米线表面的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种表面功能化的烟草花叶病毒纳米线复合材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：先进行表面包覆聚多巴胺的烟草花叶病毒纳米线的组装，再利用所得纳米线表面上包覆的聚多巴胺进行功能化修饰，得到表面功能化的烟草花叶病毒纳米线复合材料。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：周全，牛忠伟，蒋士冬，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11
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