一锅法合成海胆状金纳米粒子和球状聚苯胺的方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种一锅法合成海胆状金纳米粒子和球状聚苯胺的方法，包括以下步骤：取苯胺加入无机酸中，接着加入稳定剂，剧烈搅拌后加入氧化剂，继续反应后再加入氯金酸，持续搅拌反应后，离心收集反应产物，即制得海胆状金纳米粒子和球状聚苯胺。该方法采用一锅法即可制备得到两种纳米粒子，制备方法简洁且反应条件温和。本发明专利技术还公开了上述方法制成的海胆状金纳米粒子在表面增强拉曼散射SERS中的应用以及球状聚苯胺作为新型拉曼探针在生物体系的pH检测方面的应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于纳米材料
，具体涉及一种一锅法合成海胆状金纳米粒子和球状聚苯胺的方法及应用。
技术介绍
纳米材料极好的光学、电学、力学和磁学等性质已获得了广泛的关注，并在多种学科领域得到了全面的应用。在生物医学领域，纳米材料在生物传感、生物成像、药物递送及疾病治疗等方面均得到了很好的开发与应用。金纳米粒子(AuNPs)是目前应用得最为广泛的无机纳米材料之一。不同大小、形状的金纳米结构呈现出的性质均不一样，常见的结构有纳米球、纳米棒、纳米片、纳米笼、纳米花和纳米星，等等。海胆状金纳米颗粒(urchin-likeAunanoparticles)是一种类似于海胆的金纳米结构，其表面的突起给AuNPs带来了更为优越的光学性质。相较于球状AuNPs，海胆型金纳米结构的表面等离子共振(SPR)峰发生明显红移，这有助于金颗粒在医学诊断与治疗中的应用；金属表面的突起结构也造就了许多高度局域的电磁场“热点(hotspot)”，这能够极大地增强吸附在其表面的化学分子的拉曼散射效应，即表面增强拉曼散射(SERS)效应。在有机纳米材料中，聚苯胺(Polyaniline,PANI)是一种以苯胺单体氧化聚合而成的导电聚合材料，在多种学科领域均有应用。在生物医学领域，PANI纳米粒子已经被发展为一种新型的肿瘤诊疗试剂，因为PANI具有很好的光学性质和生物相容性(Biomaterials,2013,34,9584；Nanoscale,2015,7,6754)。同时，PANI还具有很好的拉曼活性，在近红外(NIR)激光照射下能够发出强烈的拉曼信号。另一方面，这种富含氨基基团的聚合物还是pH敏感的。在低pH值，PANI以聚苯胺盐的形式存在；随着pH值的增大，PANI逐渐去质子化形成聚苯胺基。因此，有望将PANI设计成为一种新型的拉曼探针用于生物体系的pH检测。现有海胆状金纳米颗粒的制备技术主要是先用常规的柠檬酸法制备得到纳米银，以此为种子加入到金纳米结构的生长液中生长数分钟至数小时。生长液的成分及生长时间因不同的方法各异(Langmuir,2008,24,1058；Talanta,2010,82,1845)。该技术的缺点可总结为以下两点：(1)制备方法较复杂，涉及种子制备及金纳米结构生长两个步骤；(2)仅能得到单一的海胆状AuNPs。球状PANI的制备方法是在稳定剂(如：聚磺化苯乙烯(PSS)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、羟基丙基纤维素(HPC)、聚乙烯醇(PVA)等)的存在下，选择APS为氧化剂，将苯胺单体氧化聚合而成，反应时间一般为数小时(AdvMater，2007，19，1772；Biomaterials，2013，34，9584；Nanotechnology，2014，25，495602；ReactFunctPolym，2012，72，185)。但该方法仅合成单一的PANI球形颗粒。因此，传统的海胆状金纳米颗粒的制备方法是一个复杂的多步反应，往往需要事先制备纳米银粒子作为合成金纳米结构的种子。球状PANI的常规制备方法是在稳定剂的存在下以过硫酸铵(APS)为氧化剂，将苯胺单体氧化聚合而成。然而，至今未有在一种方法中同时制备出海胆状AuNPs和球状PANI的报道。
技术实现思路
本专利技术的第一个目的是提供一种一锅法合成海胆状金纳米粒子和球状聚苯胺的方法，该方法采用一锅法即可制备得到两种纳米粒子，制备方法简洁且反应条件温和。本专利技术的第二个目的是提供采用上述一锅法合成海胆状金纳米粒子和球状聚苯胺的方法制成的海胆状金纳米粒子和球状聚苯胺。本专利技术的第三个目的是提供上述海胆状金纳米粒子在表面增强拉曼散射SERS中的应用以及球状聚苯胺作为新型拉曼探针在生物体系的pH检测方面的应用。本专利技术的第一个目的是通过以下技术方案来实现的：一锅法合成海胆状金纳米粒子和球状聚苯胺的方法，包括以下步骤：取苯胺加入无机酸中，接着加入稳定剂，剧烈搅拌后加入氧化剂，继续反应后再加入氯金酸，持续搅拌反应后，离心收集反应产物，即制得海胆状金纳米粒子和球状聚苯胺。进一步的，本专利技术中的一锅法合成海胆状金纳米粒子和球状聚苯胺的方法，包括以下步骤：取苯胺加入无机酸中，接着加入稳定剂，以800～1000rpm的转速剧烈搅拌30～60min后加入氧化剂，继续反应5～10min后再加入氯金酸，持续搅拌反应10～12h后，离心收集反应产物，即制得海胆状金纳米粒子和球状聚苯胺。本专利技术采用一锅法，将合成海胆状AuNPs和球状PANI所需的化学试剂全部加入同一个反应器皿中，经过数小时的简单搅拌过程实现两种纳米粒子的合成。该方法简单、易操作，利于推广。一方面，苯胺因氧化剂的存在被氧化聚合成PANI；另一方面，苯胺自身的还原性又可将氯金酸还原成金纳米结构。在上述一锅法合成海胆状金纳米粒子和球状聚苯胺的方法中：所述苯胺与无机酸、稳定剂的质量份配比优选为1：816～980：16～48；所述的无机酸优选为盐酸，其浓度优选为0.4～0.6M；所述的稳定剂优选为聚乙烯吡咯烷酮PVP。聚乙烯吡咯烷酮PVP对于球状PANI的形成以及后期的细胞pH探测至关重要。所述的氧化剂优选为过硫酸铵APS，所述的苯胺与过硫酸铵APS的质量份配比优选为1：3～4；或所述的氧化剂优选为氯化铁，所述的苯胺与氯化铁的摩尔比优选为1：5～8。所述苯胺与氯金酸的摩尔比优选为16～36：1。离心收集反应产物时，以3000～4000rpm的转数离心5～10min，收集获得海胆状金纳米粒子；以8000～9000rpm的转速离心20～30min，收集获得球状聚苯胺。本专利技术的第二个目的是通过以下技术方案来实现的：采用上述方法制成的海胆状金纳米粒子和球状聚苯胺。本专利技术的第三个目的是通过以下技术方案来实现的：所述海胆状金纳米粒子在表面增强拉曼散射SERS中的应用。以及所述球状聚苯胺作为新型拉曼探针在生物体系的pH检测方面的应用。本专利技术具有如下优点：(1)本专利技术一锅法合成海胆状金纳米粒子和球状聚苯胺的方法制备简单，在同一个反应器皿内即可制备得到两种纳米粒子，反应条件温和，仅需在常温下搅拌即可制备得到目标产物；(2)采用本专利技术方法获得的纳米产物具有多种用途，其中海胆状AuNPs可作为一种活性基底用于化学分子的SERS检测，亦可作为一种光热纳米试剂用于肿瘤的光热治疗；球状PANI同样可用于肿瘤的光热治疗；另外，该有机粒子球状PANI还是pH敏感的，在不同p本文档来自技高网...

【技术保护点】
一锅法合成海胆状金纳米粒子和球状聚苯胺的方法，其特征是包括以下步骤：取苯胺加入无机酸中，接着加入稳定剂，剧烈搅拌后加入氧化剂，继续反应后再加入氯金酸，持续搅拌反应后，离心收集反应产物，即制得海胆状金纳米粒子和球状聚苯胺。

【技术特征摘要】
1.一锅法合成海胆状金纳米粒子和球状聚苯胺的方法，其特征是包括以下
步骤：取苯胺加入无机酸中，接着加入稳定剂，剧烈搅拌后加入氧化剂，继续反
应后再加入氯金酸，持续搅拌反应后，离心收集反应产物，即制得海胆状金纳米
粒子和球状聚苯胺。
2.根据权利要求1所述的一锅法合成海胆状金纳米粒子和球状聚苯胺的方
法，其特征是：取苯胺加入无机酸中，接着加入稳定剂，以800～1000rpm的转速
剧烈搅拌30～60min后加入氧化剂，继续反应5～10min后再加入氯金酸，持续搅拌
反应10～12h后，离心收集反应产物，即制得海胆状金纳米粒子和球状聚苯胺。
3.根据权利要求2所述的一锅法合成海胆状金纳米粒子和球状聚苯胺的方
法，其特征是：所述苯胺与无机酸、稳定剂的质量份配比为1：816～980：16～48；
所述的无机酸为盐酸，其浓度为0.4～0.6M；所述的稳定剂为聚乙烯吡咯烷酮PVP。
4.根据权利要求2所述的一锅法合成海胆状金纳米粒子和球状聚苯胺的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘智明，郭周义，
申请(专利权)人：华南师范大学，
类型：发明
国别省市：广东;44