[发明专利]N-乙酰-L-半胱氨酸-金纳米团簇荧光材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及N-乙酰-L-半胱氨酸-金纳米团簇荧光材料及其制备方法，属于纳米技术领域。

背景技术

 近年来，荧光金属纳米团簇作为一种新型的荧光纳米材料备受关注。金属纳米团簇是指在一定的分子层保护作用下，由几个到几百个金属原子构成的分子级聚集体。由于其独特的物理、电学和光学性质，金属纳米团簇在单分子光电、催化、生物成像和传感器等领域显示出广泛的应用前景。在所有的金属纳米团簇材料中，金纳米团簇（gold nanoclusters，AuNCs）因其具有化学性质稳定和生物相容性好等优点，是目前研究最多的一种金属纳米团簇材料。与小分子荧光染料和荧光蛋白相比，AuNCs用作荧光探针具有水溶性好、比表面积大、表面易于修饰、抗光漂白能力强以及荧光性质可调等优点。因此，金纳米团簇有望弥补一些有毒小分子荧光染料的不足，甚至可以取代某些光稳定性差的传统荧光探针。金纳米团簇荧光材料的合成路线主要分为“自下而上”（bottom-up）和“自上而下”（top-down）两种类型。对于“自下而上”的合成方法，金离子（Au³⁺或Au⁺）被还原为金原子，而后累积形成一定的团簇。与此相反，对于“自上而下”的合成方法，金纳米团簇是通过使用适当的稳定剂去蚀刻较大的金纳米粒子表面的原子而产生。

本发明在无添加任何其他还原剂的条件下，以N-乙酰-L-半胱氨酸为模板原位合成金纳米团簇荧光材料。N-乙酰-L-半胱氨酸作为稳定剂和还原剂控制金纳米团簇的形成。

发明内容

本发明的目的是提供一种N-乙酰-L-半胱氨酸-金纳米团簇荧光材料及其在无添加任何其他还原剂的条件下，以N-乙酰-L-半胱氨酸为模板原位合成金纳米团簇荧光材料的方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明所述的N-乙酰-L-半胱氨酸保护的金纳米团簇荧光材料的制备方法，其特征是由以下反应步骤制成：将浓度为0.02~0.18 mol/L 的N-乙酰-L-半胱氨酸溶液和浓度为0.1~0.8 mol/L的氢氧化钠溶液加入到浓度为0.01~0.1 g/L的氯金酸溶液中，混匀，置于20~70°C水浴恒温反应0~3.5小时，反应结束后用截留分子量为3500的透析袋对反应液进行透析纯化处理，得到金纳米团簇荧光材料水溶液，金纳米团簇荧光材料水溶液冷冻干燥后可得到金纳米团簇荧光材料粉末。

本发明未添加任何其他还原剂，N-乙酰-L-半胱氨酸作为稳定剂和还原剂控制金纳米团簇的形成。

所述氯金酸溶液、N-乙酰-L-半胱氨酸溶液和氢氧化钠溶液的体积比为2：20：3，三者总体积为5 mL。

步骤所用的氯金酸溶液的浓度为0.02 g/L、体积为0.4 mL，N-乙酰-L-半胱氨酸溶液和氢氧化钠溶液的浓度和体积优选为0.08 mol/L、4 mL和0.5 mol/L、0.6 mL，反应时间优选为2.5小时，反应温度为37°C。

本发明制备的金纳米团簇水溶液为无色，紫外-可见光谱无明显吸收峰，在紫外灯照射下产生强烈的红色荧光，最大激发波长和发射波长分别为355 nm和650 nm，量子产率为1.1%，荧光寿命为765 ns。

金纳米团簇水溶液置于4 ℃暗处保存一个月后，相对荧光强度保持在90%以上。

金纳米团簇水溶液置于紫外灯下连续照射一小时后，相对荧光强度保持在90%以上。

金纳米团簇水溶液置于2 mol/L氯化钠溶液中孵育30分钟后，相对荧光强度保持在95%以上。

金纳米团簇水溶液置于2 mol/L过氧化氢溶液中孵育30分钟后，相对荧光强度保持在95%以上。

本发明具体的金纳米团簇荧光材料的制备：以下过程中使用的所有玻璃器皿均经过王水浸泡，并用双蒸水彻底清洗，晾干。金纳米团簇荧光材料的制备方法如下：将0.6 mL浓度为0.5 mol/L的氢氧化钠溶液与0.4 mL浓度为0.02 g/L的氯金酸溶液加入到4 mL浓度为0.08 mol/L的N-乙酰-L-半胱氨酸溶液中，混匀，置于37°C恒温水浴槽中反应2.5小时，反应液由浅黄色变为无色。反应结束后用分子量为3500的透析袋对反应液进行透析纯化处理。

本发明的优点：

（1）本发明在无添加任何其他还原剂的条件下，以N-乙酰-L-半胱氨酸为模板原位合成金纳米团簇荧光材料。制备方法绿色环保，操作简便快捷，重现性好。