[发明专利]一种碳纳米管拉曼探针的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种功能化碳纳米管拉曼探针的制备方法，具体是将具有拉曼增强效应及良好生物相容性的金颗粒包覆在碳纳米管表面，再在其表面修饰上介孔氧化硅球，属于纳米复合材料制备的技术领域。

背景技术

表面增强拉曼散射技术为生命科学及单分子水平上研究生命活动的规律、疾病的发生与发展、药物与机体的相互作用等方面提供一个很好的分析和检测的手段。依据是否利用拉曼标记分子，可分为非标记直接检测和拉曼标记的间接检测。非标记方法得到的是待测物质本身的拉曼光谱，主要用于蛋白质结构，而拉曼标记方法是通过标记分子的拉曼光谱间接地检测出蛋白质与其配体间的相互作用。尽管目前已有许多高灵敏度的拉曼探针的报道，但具有良好稳定性和生物兼容性的探针却不多见。人们常常用具有拉曼散射活性的染料分子修饰于纳米金或银颗粒表面做探针，但这类探针散射截面积小，拉曼特征峰低，以至于检测结果不能定量，灵敏度仅达到nM级，甚至达不到荧光标记法的灵敏度(Z.Chen，S.M Tabakman，A.P.Goodwin，et al.Nature Biotechnology，2008，26：1285-1292)。碳纳米管由于具有独特的一维纳米结构、优良的导电性能，强而单一的拉曼散射信号、以及比其他有机分子更强的化学稳定性，是良好的拉曼探针。然而碳纳米管表面没有活性键和基团，又不溶于水和有机溶剂，所以必需对其进行化学修饰。

金纳米粒子具有小尺寸效应、良好的稳定性、光学效应以及特殊的生物亲和效应，在催化、非线性光学、生物传感以及DNA测序等领域有广泛的应用前景，故将金纳米粒子组装于碳纳米管的外壁或将其填充入碳纳米管管内进行了广泛的研究(N.Chopra，M.Majumder，B.J.Hinds.Adv.Func.Mater.，2005，15(5)：858-864；A.V.Ellis，K.Vijayamohanan，R.Goswami，et al.Nano.Lett.，2003，3(3)：279-282；Linqin Jiang，Lian Gao.Carbon，2003，41(15)，2923-2929)。介孔氧化硅由于具有极高比表面积、规则有序的孔道结构、集中的孔径分布，特别是在水溶液中具有极好的分散性能、优良的生物相容性以及较高的吸附容量，将介孔氧化硅修饰在碳纳米管表面可以解决碳纳米管在各方面应用中所遇的问题(张磊，乔世璋，阎子峰等，中国科学，2008，53(17)：2014～2018)。虽然有很多关于纳米金修饰碳纳米管、及氧化硅修饰碳纳米管的报道，但目前尚没有关于介孔氧化硅、纳米金同时修饰碳纳米管的复合材料制备的报道。本发明选用新的修饰剂将纳米金组装到碳纳米管表面以增强拉曼信号，再在其表面进一步修饰上介孔硅球以增大探针对检测物的吸附量。

发明内容

本发明提供了一种碳纳米管拉曼探针的制备方法。主要特征是以月桂酸硫脲咪唑啉季铵盐(SUDEI)为修饰剂先在碳纳米管表面包覆一层纳米金颗粒，再用粒径在40～120nm、孔径为2.5～6nm的介孔氧化硅球对其进行进一步的修饰，形成珠串状结构。所得的功能化碳纳米管探针亲水性强，稳定性好，具有生物相容性。

本发明制备方法的技术方案如下：

(1)MWNT的处理及截短

将1.0g的多壁碳纳米管和100mL浓HNO₃加入四口烧瓶中，超声分散20min后，在140℃硅油中回流8h。随后自然冷却至室温。产物用去离子水洗涤至中性，烘干备用。

取0.01g酸处理后的多壁碳纳米管，在4.00g(NH₄)₂S₂O₈与96％浓H₂SO₄ 50ml的混合溶液中超声分散8h。用去离子水稀释后，砂芯漏斗抽滤并洗涤2～3遍，烘干备用。

(2)SUDEI修饰MWNTs

将50mg SUDEI溶于25mL超纯水中，随后加入50mg酸化处理的MWNTs，超声分散20min后，用搅拌器搅拌4h，洗涤并抽滤，真空干燥或60℃下烘干12h，备用。

(3)Au修饰的MWNTs的制备

取浓度为1mg/mL的氯金酸5mL加入41.5mL的超纯水，在冰水浴条件下搅拌加入10mM冰硼氢化钠溶液3.5mL，10min后加入10mg SUDEI/MWNTs，超声分散20min，再继续搅拌4h，离心分离后加4ml超纯水静置保存。

(4)介孔SiO₂包覆Au修饰MWNTs的制备