[发明专利]一种聚甲基丙烯酸微波合成荧光银纳米粒子的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种荧光纳米银粒子，尤其是涉及一种利用聚甲基丙烯酸微波法合成荧光银纳米颗粒的方法及在铜离子检测中的应用。

背景技术

银纳米粒子由于具有量子尺寸效应、小尺寸效应和理想的光学与电学性能等特点，因此近年来成为纳米材料研究领域的热点之一。当银纳米粒子尺寸逐渐减小到和费米波长相当(＜0.5nm)时，会呈现出和半导体类似的特征，产生能级分离，并发射荧光。

由于制备方法的局限性，早期的研究主要集中在基础理论研究方面。近几年随着制备方法的改进，得到化学稳定性好、荧光效率高的银量子点并开始向应用研究领域拓展。总结目前制备荧光银纳米粒子的方法主要有两种：高能辐射还原法(Science，2001，291：103-106；Adv.Mater.，2005，17：2336-2340)和化学还原法(J.Am.Chem.Soc.，2002，124：13982-13983；J.Am.Chem.Soc.，2004，126：5207-5212)。

聚甲基丙烯酸(poly(methacrylic acid)，PMAA)是以甲基丙烯酸单体加成聚合而成，其钠盐为聚甲基丙烯酸钠，二者均可溶于水。由于PMAA侧链上含有甲基，因此在水中溶解度低于聚丙烯酸(PAA)，而且在水溶液中聚合物链局部收缩、坍塌，形成串珠状结构。J.Dong等(Appl.Spectr.，2001，55：1603-1609)发现，当pH＜4.0时，在分子间氢键及侧链甲基范德华力的作用下，聚合物链呈收缩状，随着pH值的增加，羧酸根被离子化，聚合物链逐渐过渡到伸展状态，在中性或弱碱性条件下，聚合物链在静电作用力下完全伸展并呈螺旋状。另外，通过调节聚电解质溶液的pH值或加入离子，使聚合物分子的构象发生变化，通过粘度测定、荧光标记、SAXS和红外光谱等手段可以证明。综上所述，可以利用收缩坍塌部位的“笼型”空间效应以及聚合物链构象变化，用作模板来控制银纳米粒子的合成以及组装。

微波加热法(Microwave Irradiation)中的微波辐射与高能辐射如X-射线、紫外光等不同，其作用主要是用于加热。微波加热的原理是在微波电磁场作用下，介质材料的极性分子从原来的热运动状态转向依照电磁场的方向交变而排列取向，产生类似摩擦热，在这一微观过程中交变电磁场的能量转化为介质内的热能，使介质温度出现宏观上的升高。传统加热是一种由外到内通过热传导和对流传递，而对于微波加热则是利用其介电热效应即利用物质将电磁能转化为热能的能力。对于同种分子这种能力是相同的，但微波加热具有如下特点：1.加热速度快；2.均匀加热；3.节能高效；4.易于控制(J.Polym.Sci.Part.B.，2002，40：1080-1086)。

近年来，银纳米材料由于在生物分子标记、细胞诊断成像和催化方面的诸多应用，一直是材料科学、生物技术和超分子等领域研究的热点，但是纳米银的荧光近几年才被人们重新认识并得到广泛关注。与传统的有机荧光探针相比，纳米银簇不仅具有发射光谱窄的特点，而且具有最大发射波长可根据原子簇大小调节、不易光解、抗荧光漂白能力强的特点，因此是一种极具潜力的荧光探针材料。Dickson等(Angew.Chem.Int.Ed.，2007，46：2028)几个研究小组制备了具有较强荧光发射的纳米银，并研究了它在细胞成像和光电材料方面的应用。

铜是生命系统中重要的微量元素和必要的营养素，它在人体含量居铁(III)和锌(II)之后，排第三。铜既是超氧化物歧化酶(SOD)的结构成分、活性中心，又能抑制谷胱甘肽还原酶的活性；铜能诱导金属硫蛋白(MT)的合成，而MT能够解除镉、汞等重金属的毒性。而且，铜在细胞液中平衡的改变会导致神经性疾病，如Menkes综合症、Wilson病、家族遗传性脊侧索硬化、Alzheimer’s症和Prion病等。因此对铜进行有选择性的检测分析在环境科学、生命科学和医学以及工农业生产领域都有很重要的意义，受到了越来越多的关注。

检测铜离子通常所用方法有分光光度法、原子吸收光谱法，但是这些方法常需经过分离、富集、显色、测定等步骤，操作显得冗长、费时。近年来，与金属离子形成超分子化合物用于铜离子检测的荧光探针不断研制成功，然而，这些方法中大多数在非水溶液中进行。

发明内容

本发明的目的在于提供一种聚甲基丙烯酸微波合成荧光银纳米粒子的方法。

本发明的技术方案是以聚甲基丙烯酸为稳定剂和还原剂，采用微波法合成具有荧光的银纳米粒子。

本发明包括以下步骤：

1)配制硝酸银水溶液；