一种金纳米棒薄膜的制备方法及其传感应用技术

本发明专利技术公开了一种金纳米棒薄膜的制备方法及其传感应用，该金纳米棒薄膜由金纳米棒水溶液和琼脂糖水溶液充分混匀，然后真空干燥制得。所得到的金纳米棒薄膜具有非常好的均一性，并且由于水凝胶干燥过程中的收缩作用，金棒的密度可以达到金纳米棒溶液中密度的近百倍。同时，由于薄膜中琼脂糖线性高分子的存在，金棒之间具有很好的单分散性，使得制备出来的金纳米棒薄膜具有很好的光学特性。所制得的金纳米棒薄膜应用于构建可视化免疫传感器，在不同浓度目标物存在条件下，传感器显示出丰富的颜色变化，因此，可以通过目测对目标物进行可视化半定量分析。

Method for preparing gold nanorods film and sensing application thereof

The invention discloses a method for preparing a gold nanorod film and a sensing application thereof, wherein the gold nanorod film is fully mixed by the gold nanorods aqueous solution and the agarose aqueous solution, and then is prepared by vacuum drying. The obtained gold nanorods film has very good uniformity, and the density of the gold rod can reach nearly 100 times of the density of the gold nanorods because of the shrinkage in the drying process of the hydrogel. At the same time, due to the existence of linear polymer in the film, the gold nanorods have good monodisperse properties, which makes the gold nanorods thin films have good optical properties. The prepared gold nanorods film applied to construct visual immune sensor, in the presence of different concentrations of the object, the sensor shows the rich color change, therefore, can through the visual visualization of the target semi quantitative analysis.

【技术实现步骤摘要】
一种金纳米棒薄膜的制备方法及其传感应用
本专利技术属于材料化学和分析化学领域，具体涉及一种金纳米棒薄膜的制备方法及其传感应用。
技术介绍
金纳米棒是一种尺度从几纳米到上百纳米的棒状金纳米颗粒。金纳米颗粒具有非常丰富的物理化学性质。金纳米棒的表面等离子体共振波长可以随棒的长径比变化而发生位移，从可见到近红外区域连续可调，同时具有极高的表面电场强度增强效应，极大的光学吸收、散射截面，以及从50%到100%连续可调的光热转换效率。由于它独特的光学、光电、光热、光化学、以及分子生物学性质，金纳米棒在材料科学界正受到强烈的关注，并引发众多材料学家、生物化学家、医学家、物理学家、微电子工程师等科研工作者对之进行广泛和深入的研究。在分析化学领域，金纳米棒在DNA分子检测、可视化传感、癌症治疗和医学成像中得到广泛应用。比如，在DNA分子检测方面，人们发现长径比大于13的金纳米棒有两个特征荧光发射带：较强的743nln和较弱的793nm。因为长径比大的金纳米棒比长径比小的金纳米棒有更高的荧光效率，将大长径比的金纳米棒用DNA分子标记，通过测量这种标记金纳米棒溶液的荧光强度变化来观察金纳米棒上DNA探针分子与目标DNA分子的杂交情况，从而实现对DNA杂交的检测。在癌症治疗方面，Li等人在体外利用两种不同长径比的金纳米棒探针同时对两个待测癌细胞进行了检测和光热治疗。Durr等人利用双光子发光成像技术，用金纳米棒作造影剂来探测癌细胞。在可视化传感方面，Guo等人利用金纳米棒的独特光学性质构建了一系列能产生多色变化的可视化传感器。需要指出的是，上述金纳米棒的应用大部分是在溶液中进行的。利用固定在固相基质中的金纳米棒来进行分析传感的报导相对较少。其中最大的一个问题之一就是如何获得高密度同时又能保持金纳米棒优异物理化学性质的固相材料。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术不足，提供一种金纳米棒薄膜的制备方法及其传感应用，该金纳米棒薄膜制备包括以下步骤：（1）合成均一性好的金纳米棒水溶液；（2）琼脂糖水溶液的配制：称取琼脂糖放入二次蒸馏水中，加热至90℃使之全部溶解，得到琼脂糖水溶液；（3）金纳米棒-琼脂糖水凝胶的制备：将步骤（2）中配制的琼脂糖水溶液冷却至50±10℃，在搅拌下加入步骤（1）制备的金纳米棒水溶液，充分混匀后停止搅拌，随后立即倒入一个平底容器中，控制溶液厚度在1.0±0.5厘米，放置冷却至室温后形成金纳米棒-琼脂糖水凝胶；（4）金纳米棒薄膜的形成：将步骤（3）制备的金纳米棒-琼脂糖水凝胶放入真空干燥箱中，真空度控制在0.1±0.05Mpa，温度控制在25±10℃，干燥48小时，得到厚度小于100微米的金纳米棒薄膜。所述的金纳米棒水溶液包括长径比为1~10的金纳米棒。所述的金纳米棒水溶液的浓度为0.5-2mM（以初始溶液中的氯金酸浓度计）；所述的琼脂糖水溶液的浓度为0.02g/ml。步骤（3）中金纳米棒水溶液与琼脂糖水溶液的体积比介于1:10至1:1之间。上述所制得的金纳米棒薄膜的可视化传感应用包括以下步骤：（A）制备过氧化氢酶修饰的抗体；（B）目标物的捕获：采用抗体-抗原-二抗（过氧化氢酶修饰的抗体）的经典免疫分析方法捕获目标分子；（C）酶促反应：加入含有过氧化氢的酶反应底物，在37℃下反应15分钟；（D）显色反应：在步骤（C）中酶反应后的溶液在加入显色剂和经过切片得到的直径为3毫米的金纳米棒薄膜，室温反应15分钟；观察反应后金纳米棒薄膜的颜色，与标准比色卡进行对比，从而确定溶液中目标分子的浓度。由于金纳米棒是在溶液状态下与琼脂糖混合，因此当形成琼脂糖水凝胶时，金纳米棒能够均匀分散在琼脂糖水凝胶中。在干燥过程中，由于样品始终处于凝胶状态，从而限制了金纳米棒的聚集，因此最终得到的金纳米棒薄膜具有非常好的均一性，并且由于水凝胶干燥过程中的收缩作用，金棒的密度可以达到金纳米棒溶液中密度的近百倍。同时，由于薄膜中琼脂糖线性高分子的存在，金棒之间具有很好的单分散性。本专利技术的有益效果在于：（1）制备的金纳米棒薄膜均一性好。由于金纳米棒是在水溶液中与琼脂糖水溶液充分混合，而在干燥过程中由于水凝胶的形成，限制了金纳米棒的团聚，因此本方法制备的金纳米棒薄膜中金纳米棒之间有琼脂糖分子作为间隔，能够很好地保持金纳米棒单体的物理光学性质；（2）金纳米棒薄膜中金纳米棒的密度可调。可以通过调节原始金纳米棒溶液的浓度和金纳米棒与琼脂糖用量的配比来控制薄膜中金纳米棒的密度；（3）金纳米棒薄膜的厚度可调。可以通过制备水凝胶的厚度来调控最后形成的金纳米棒薄膜的厚度；（4）采用金纳米棒薄膜替代传统比色方法中用到的金纳米棒溶液作为显色底物，可以极大地提高显色的稳定性，同时也为金纳米棒的储存和运输带来便利。附图说明图1是应用本专利技术所述方法制备得到的金纳米棒的吸收光谱(A)和TEM(B)图；图2是应用本专利技术所述方法制备得到的金纳米棒薄膜照片及其与空白水凝胶、打印纸的对比图；图3是应用本专利技术所述方法制备得到的纳米金棒薄膜检测癌胚抗原的标准比色图。具体实施方式以下结合具体实施例对本专利技术做进一步说明，但本专利技术不仅仅限于这些实施例。实施例1：金纳米棒薄膜的制备以下以制备纵向吸收峰位于750nm的金纳米棒薄膜为例，来阐述本专利技术的具体实施方法：1.金纳米棒的制备：纵向吸收峰位于750nm的金纳米棒溶液的制备具体分为以下两个步骤：1)金核的合成：将CTAB溶液（5ml,0.2M）加入15ml的玻璃瓶中，放在30℃的水浴锅中，磁力搅拌。往玻璃瓶中加入4.75ml的水和0.25ml0.01M的HAuCl4溶液。调节磁力搅拌机转速为1200r/min，将新制冷冻的0.6mlNaBH4加入到上述溶液中，溶液呈棕黄色。持续搅拌两分钟后，停止搅拌，将磁力搅棒子从溶液中取出，将此反应液静置于30℃水浴中30min备用。（制备得到的金核溶液必须在2h使用）2)纳米金棒生长:将CTAB溶液（125ml,0.2M）加入250ml的圆底烧瓶中，再加入96.75ml的水。往上述溶液中加入1.5ml0.01MAgNO3溶液,混合均匀，静置5min，随后加入10.0ml10mM的HAuCl4溶液。剧烈上下振摇反应液后，并加入16ml0.01M的抗坏血酸，混合均匀后，加入500μL的金核。剧烈震荡20s后，室温静置8h，得到纵向吸收峰为750nm的金纳米棒，其吸收光谱与透射电镜图如附图1所示。2.琼脂糖溶液的配制：称量1.0g琼脂糖至50mL水中，加热至90℃使之全部溶解。3.金纳米棒-琼脂糖水凝胶的制备：将步骤2中配制的琼脂糖溶液冷却至50℃，在搅拌下加入50mL步骤1制备的金纳米棒溶液，充分混匀后停止搅拌，趁热将溶液倒入一个直径为15cm的细胞培养皿中，控制溶液厚度为0.8厘米，放置冷却至室温后形成金纳米棒-琼脂糖水凝胶；4.金纳米棒薄膜的形成：将步骤3制备的金纳米棒-琼脂糖水凝胶放入真空干燥箱中，真空度控制在0.05Mpa，温度控制在20℃，干燥48小时，得到厚度约为70微米的金纳米棒薄膜（如图2所示）。实施例2：金纳米棒薄膜在可视化免疫分析中的应用以下应用实例以应用本专利技术所述方法制备的金纳米棒薄膜来对血清中癌胚抗原进行可视化检测，实验步骤如下：1.过氧化氢酶修饰的抗体制备：将5mg多本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金纳米棒薄膜的制备方法，其特征在于：（1）合成金纳米棒水溶液；（2）琼脂糖水溶液的配制：称取琼脂糖放入二次蒸馏水中，加热至90℃使之全部溶解，得到琼脂糖水溶液；（3）金纳米棒‑琼脂糖水凝胶的制备：将步骤（2）配制的琼脂糖水溶液冷却至50±10℃，在搅拌下加入步骤（1）制备的金纳米棒水溶液，充分混合后停止搅拌，随后立即倒入一个平底容器中，控制溶液厚度在1.0±0.5厘米，冷却至室温得金纳米棒‑琼脂糖水凝胶；（4）金纳米棒薄膜的形成：将步骤（3）所制得的金纳米棒‑琼脂糖水凝胶真空干燥制得金纳米棒薄膜。

【技术特征摘要】
1.一种金纳米棒薄膜的制备方法，其特征在于：（1）合成金纳米棒水溶液；（2）琼脂糖水溶液的配制：称取琼脂糖放入二次蒸馏水中，加热至90℃使之全部溶解，得到琼脂糖水溶液；（3）金纳米棒-琼脂糖水凝胶的制备：将步骤（2）配制的琼脂糖水溶液冷却至50±10℃，在搅拌下加入步骤（1）制备的金纳米棒水溶液，充分混合后停止搅拌，随后立即倒入一个平底容器中，控制溶液厚度在1.0±0.5厘米，冷却至室温得金纳米棒-琼脂糖水凝胶；（4）金纳米棒薄膜的形成：将步骤（3）所制得的金纳米棒-琼脂糖水凝胶真空干燥制得金纳米棒薄膜。2.根据权利要求1所述的一种金纳米棒薄膜的制备方法，其特征在于：所述的金纳米棒水溶液包括长径比为1~10的金纳米棒。3.根据权利要求1所述的一种金纳米棒薄膜的制备方法，其特征在于：所述的金纳米棒水溶液的浓度以初始溶液中的氯金酸浓度计为0.5-2mM；所述的琼脂糖水溶液的浓度为0.02g/ml。4.根据权利要求1所述的一种金纳米棒薄膜的制备方法，其特征在于：步骤（3）中金纳...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭湘红，王艳，
申请(专利权)人：南京七彩生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32