一种荧光银纳米团簇及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于金属光功能纳米材料的制备和应用技术领域，特别是涉及一种荧光银纳米团簇及其简易制备方法和应用。本发明专利技术通过可溶性银盐与稳定剂的液相反应，合成一种荧光银纳米团簇，所述的荧光银纳米团簇的平均粒径为1.5nm＜平均粒径＜2nm，在510nm波长的光的激发下所述的荧光银纳米团簇所发射荧光的波长为610nm，且发射的荧光具有很高的光照稳定性。本发明专利技术的方法原料易得，工艺简单，操作方便，生物毒性低，易于推广应用。合成的荧光银纳米团簇可用于光成像、生物标记、生物或化学传感器等领域，尤其是能用于α-L-岩藻糖苷酶活性的定性与定量检测。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于金属光功能纳米材料的制备和应用
，特别是涉及一种荧光银纳米团簇及其制备方法和应用。
技术介绍
金属纳米团簇一般是指包含几个到几十个原子，粒径小于2纳米的颗粒。此时纳米团簇的粒径达到了费米波长范围(约0.7nm)，材料表现出一系列奇特的光学、电学和化学性质。例如在这个纳米尺度下，金属纳米团簇由于能级分裂成离散的能级，从而具有优异的荧光性质。这些金属纳米团簇具有许多优于传统荧光染料的性质，如小尺寸，光稳定性强，Stokes位移大等，有望在荧光成像、单分子光谱、光电器件和生物或化学传感器上实现应用。特别是荧光金属纳米团簇具有良好的生物相容性，对生物体的毒性低于目前常用的半导体荧光量子点，更加适合生物领域的应用。荧光金属纳米团簇的合成近几年取得了一定的进展，其中美国乔治亚理工大学Dickson小组的研究较为系统。在2002-2005年期间，他们发展了用带有一个巯基的硫普罗宁分子和以羟基为终端的聚酰胺-胺型树形分子合成发射荧光的金和银纳米颗粒的方法，将金属纳米团簇荧光性能提高到接近半导体量子点的水平(J.Zheng，R.M.Dickson，J.Am.Chem.Soc，2002，124，13982-13983)。但是这种方法所用原料不常见，制备方法较复杂。之后又发展的以DNA、多肽等生物大分子为模板的合成方法(W.W.Guo，J.P.Yuan，Q.Z.Dong，E.K.Wang，J.Am.Chem.Soc，2010，132，932-934)，以及反胶束或微乳液合成法(CN200710168372.5)也都存在着原料昂贵，制备过程长，操作复杂引入杂质多等缺陷。近年发展的采用紫外光照法或微波法虽然也能合成出发光性能良好的金属纳米团簇，但由于产量较低，需要特殊的专用设备，限制了其应用推广。另一个是常用的金属盐液相还原法(CN201010586429.5)，其合成方法较为简单，但也无法避免使用部分有生物毒性的还原剂(例如硼氢化钠)。因此，为了满足生物领域实际应用的要求，还需要发展一种原料易得，工艺简单，操作方便，生物毒性低，易于推广应用的荧光金属纳米团簇的合成方法。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于提供一种发射的荧光具有很高的稳定性的荧光银纳米团簇。本专利技术的再一目的是提供一种原料易得，工艺简单，操作方便，生产成本低的荧光银纳米团簇的制备方法。本专利技术的另一目的是提供一种荧光银纳米团簇的用途。本专利技术的荧光银纳米团簇(三维模拟结构图如图7所示)的平均粒径为1.5nm＜平均粒径＜2nm，在510nm波长的光的激发下所述的荧光银纳米团簇所发射荧光的波长为610nm，且发射的荧光具有很高的光照稳定性(如图6所示的在持续光照5分钟之内，荧光强度没有明显的变化)。本专利技术的荧光银纳米团簇是采用液相法进行制备，将可溶性银盐水溶液与稳定剂水溶液相混合，加热条件下反应，得到所述的荧光银纳米团簇，该制备方法包括以下步骤：(1).将可溶性银盐与水混合，得到浓度为3×10-4～8×10-2摩/升(优选为2×10-3～4×10-2摩/升)的可溶性银盐水溶液；将稳定剂与水混合，得到浓度为4.7×10-5～3×10-2摩/升(优选为1×10-4～6×10-3摩/升)的稳定剂水溶液；(2).将步骤(1)配制的可溶性银盐水溶液和稳定剂水溶液混合得到混合液，混合液中的可溶性银盐的浓度为2.5×10-4～6.4×10-2摩/升(优选为1×10-3～2×10-2摩/升)，稳定剂的浓度为8×10-6～6×10-3摩/升(优选为5×10-5～8×10-4摩/升)；搅拌，得到荧光银纳米团簇。所述的搅拌是在温度为60～95℃下进行搅拌。所述的搅拌的时间为2～12小时。所述的可溶性银盐包括硝酸银或乙酸银。所述的稳定剂为聚甲基丙烯酸。本专利技术的荧光银纳米团簇可作为一种新型的荧光标记物，有望作为光成像荧光材料使用、作为生物标记荧光材料使用、作为生物传感器或化学传感器中的荧光材料使用。所述的作为生物传感器中的荧光材料使用，是用于α-L-岩藻糖苷酶(AFu)活性的定性与定量检测。本专利技术的荧光银纳米团簇在作为上述用途使用时，其灵敏度高，重复性好。所述的用于α-L-岩藻糖苷酶(AFu)活性的定性与定量检测，是将含有所述的荧光银纳米团簇的水溶液与按梯度配制的不同浓度的α-L-岩藻糖苷酶的水溶液混合，用荧光分光光度计测定混合溶液的荧光，在510nm波长的光的激发下，通过610nm波长处荧光强度变化的量来实现对α-L-岩藻糖苷酶活性的定性与定量检测。本专利技术具有如下优点：1.本专利技术的制备方法简单易行，无需像生物大分子模板法那样使用复杂的试剂，不需要微波仪等特殊的设备，克服了光照反应合成量小、产率低的不足，更加易于推广应用。2.合成的荧光银纳米团簇的光照稳定性高，持续光照5分钟之内，荧光强度没有明显的变化(如图6)，且生物毒性低于半导体荧光量子点，更有利于生物领域的应用。3.在本专利技术的方法中，聚甲基丙烯酸既做稳定剂也做还原剂。聚甲基丙烯酸是一种高分子聚合物，通常作为合成纳米颗粒的稳定剂，由于含有一定量的羧基，能与银离子形成配位体，从而降低银离子的还原电势，使得在加热条件下银离子能够被还原为银纳米团簇。本专利技术的方法仅使用两种原料，不但方法简单，原料价廉，且产品杂质少，纯度高。4.采用本专利技术的方法合成的荧光银纳米团簇的荧光强度与α-L-岩藻糖苷酶的量呈良好的线性关系，可以实现对α-L-岩藻糖苷酶活性的定性与定量检测。附图说明图1.本专利技术实施例1的荧光银纳米团簇的电镜照片。图2.本专利技术实施例1的荧光银纳米团簇的紫外吸收和荧光光谱图。图3.本专利技术实施例1的荧光银纳米团簇检测α-L-岩藻糖苷酶(AFu)的荧光光谱图。图中“U/L”代表每升溶液中含有α-L-岩藻糖苷酶的活性单位。图4.本专利技术实施例1的荧光检测的线性拟合图。图5.本专利技术实施例2的不同酶对荧光银纳米团簇的荧光强度影响的柱状对比图。图中“Ag”代表荧光银纳米团簇，“AFu”代表α-L-岩藻糖苷酶，“NADH”代表烟酰胺腺嘌呤二核苷酸还原态，“AChE”代表乙酰胆碱酯酶，“ALP”代表碱性磷酸酶。图6.本专利技术实施例3的荧光银纳米团簇在510nm波长光的持续激发下发射的荧光强度的变化。图7.本专利技术的荧光银纳米团簇的三维模拟结构图，中间的黄色小球代表“银原子”，荧光银纳米团簇是包含有几个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种荧光银纳米团簇，其特征是：所述的荧光银纳米团簇的平均粒径为1.5nm＜平均粒径＜2nm，在510nm波长的光的激发下所述的荧光银纳米团簇所发射荧光的波长为610nm。

【技术特征摘要】
1.一种荧光银纳米团簇，其特征是：所述的荧光银纳米团簇的平均粒径为
1.5nm＜平均粒径＜2nm，在510nm波长的光的激发下所述的荧光银纳米团簇所
发射荧光的波长为610nm。
2.根据权利要求1所述的荧光银纳米团簇，其特征是：在510nm波长的
光的持续光照5分钟之内，所述的荧光银纳米团簇所发射荧光的波长为610nm
的荧光强度没有明显的变化。
3.一种根据权利要求1或2所述的荧光银纳米团簇的制备方法，其特征是，
所述的制备方法包括以下步骤：
(1).将可溶性银盐与水混合，得到浓度为3×10-4～8×10-2摩/升的可溶性
银盐水溶液；将稳定剂与水混合，得到浓度为4.7×10-5～3×10-2摩/升的稳定
剂水溶液；
(2).将步骤(1)配制的可溶性银盐水溶液和稳定剂水溶液混合得到混合液，
混合液中的可溶性银盐的浓度为2.5×10-4～6.4×10-2摩/升，稳定剂的浓度为
8×10-6～6×10-3摩/升；搅拌，得到荧光银纳米团簇。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征是：所述的可溶性银...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐芳琼，任湘菱，陈真真，
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：