[发明专利]一种同时具有荧光及磁性和手性信号的金字塔组装结构的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种同时具有荧光、磁性和手性信号的金字塔组装结构的制备方法，属于材料化学技术领域。

背景技术

纳米材料学是一门新兴的前沿学科。纳米材料也称纳米结构材料，是指微观结构在三维空间范围内至少有一维在100nm以内的材料。当物质的尺寸小于100nm时，该物质会表现出很多大块固体材料不具备的奇特的电学、光学和磁学等性质，而这种现象产生的根本原因是由于颗粒本身具有的纳米效应，包括表面效应，量子尺寸效应，小尺寸效应，宏观量子隧道效应等。纳米技术是研究电子、原子和分子运动规律和特性的崭新高技术学科，开辟了人们认识自然的新层次，是21世纪头二十年发展的主导领域。

纳米材料的自组装也是纳米技术的一个研究热点，原因在于自组装纳米材料能够表现出不同于单分散的纳米粒子的独特的光学，电学，磁学和化学性质，通过研究自组装材料的性质可以更好地理解宏观材料的物理和化学性质。在可控纳米材料自组装的过程中，纳米材料的各向异性和不同晶面的独特的化学反应性质成为纳米材料形成自组装的一个关键因素。

金纳米粒子是最为经典的一种金属纳米粒子，由于具有优良的稳定性和独特的光学、电学性质，在催化、传感器和生物分析检测等方面表现出很多潜在的应用价值，受到了物理、化学及生命科学等相关领域的广泛关注。它的高催化活性能通过自组装形成纳米结构的特点，使其在高级材料的制造上具有很大的应用前景。

上转换纳米材料（UCNP）是一种能将低能量的光子转换成高能量光子的功能材料，稀土上转换材料由于能将近红外光转换成可见光而倍受青睐，在生物应用上成为研究热点。很多生物材料学者致力于合成高发光性能的上转换发光材料，将它应用于生物标记、细胞成像、病变检测、DNA检测、生物传感等。与传统的分子荧光标记材料（如荧光染料）相比，稀土上转换纳米发光材料不仅化学稳定性高、荧光寿命长、潜在生物毒性低，而且由于采用近红外光源激发具有较大的光穿透深度、无生物组织自荧光以及对生物组织几乎无损伤等显著优点，在荧光生物检测和成像等领域具有重要的应用前景。本组装所用的上转换材料是NaGdF₄，其中的Gd元素具有磁性，这无疑又是一种新的具有巨大应用潜力的新性质，这些性质可以在生物体内进行荧光和磁共振双重成像，将对癌症肿瘤等重大疾病的治疗有很大的帮助。

圆二色谱（CD 谱）是一种特殊的吸收谱，它对手性分子的构象十分敏感。手性是物质结构中的重要特征，它们是不能重叠的三维镜像对映异构体，虽然分子式完全相同，但其中原子或原子基团在空间的配置不同，互为镜像。凡手性分子都具有光学活性，即可使偏振光的振动面发生旋转。当单色左旋与右旋的圆偏振光通过某一种手性样品时，该样品对左、右旋圆偏振光的吸收不同，这叫做圆二色性。许多有机物和络合物都具有手性，它们的对映异构体物理化学性质 ( 熔点、沸点、旋光度、溶解度、分子式等 ) 几乎完全相同，但它们的旋光方向相反，生理作用大不相同。

圆二色光谱仪通过测量生物大分子的圆二色光谱从而得到生物大分子的二级结构，是简便、快捷的获得生物大分子结构的手段之一。目前主要应用于生物大分子的结构检测，如蛋白质折叠﹑蛋白质构象研究，DNA/RNA 反应，酶动力学，光学活性物质纯度测量，药物定量分析。近年来，随着纳米材料的快速发展，纳米材料组装体的手性研究已成为人们关注的热点。对纳米材料组装结构的手性研究，特别是对手性荧光纳米材料的研究，对构建新型手性纳米传感器有着重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种同时具有荧光、磁性和手性信号的新型金字塔组装结构的制备方法。本发明对手性荧光纳米材料的研究，在新型纳米传感器或者细胞等生物应用上有着重要的意义。

本发明的技术方案，一种同时具有荧光、磁性和手性信号的金字塔组装结构的制备方法，其包括金纳米粒子合成，上转换纳米粒子偶联DNA，金纳米粒子和金纳米粒子组装金-金二聚体结构，上转换纳米粒子和金纳米粒子组装金-上转换二聚体结构，上转换纳米粒子和上转换纳米粒子组装上转换-上转换二聚体结构，由金纳米粒子和上转换纳米粒子组装的不同的金字塔结构，以形成具有荧光、磁性和手性特性的特殊结构；步骤为：

（1）金纳米粒子合成：20nm金纳米粒子用经典的柠檬酸三钠还原法合成；

（2）上转换纳米粒子偶联DNA：市售的上转换纳米粒子表面的马来酰亚胺和巯基修饰的DNA通过巯基-SH进行偶联形成上转换纳米粒子-DNA复合体；