一种Au@Ag纳米核壳材料的Ag壳厚度控制方法及其应用技术

一种Au@Ag纳米核壳材料的Ag壳厚度控制方法及其应用，利用抗坏血酸还原硝酸银溶液中的Ag+，同时采用逐步滴加和氨水络合的方式减缓Ag+的还原速率，且添加Ag+量能够通过硝酸银溶液与纳米金核粒径和Au@Ag纳米核壳材料粒径之间的关系公式进行计算，通过控制加入硝酸银溶液的体积来合成一系列Ag壳厚度可控的Au@Ag NPs，该控制方法易于重复，成本低，能够合成粒径及Ag壳厚度均一的Au@Ag纳米核壳材料，效果好。通过控制Ag壳厚度改变Au核电子补偿效应的强弱，进而得到适合应用到生物医学领域和生物追踪领域的Ag壳厚度。追踪领域的Ag壳厚度。追踪领域的Ag壳厚度。

【技术实现步骤摘要】
一种Au@Ag纳米核壳材料的Ag壳厚度控制方法及其应用


[0001]本专利技术涉及环境材料研究领域，特别是一种Au@Ag纳米核壳材料的Ag壳厚度控制方法及其应用。

技术介绍

[0002]纳米银(Ag nanoparticles,Ag NPs)由于具有独特的光学、催化、传感和抗菌性能引起了世界范围内的关注。Ag NPs的等离子体共振效应使得其在生物传感、表面增强拉曼散射光谱、等离子纳米激光技术、太阳能收集等领域有广泛的应用前景。然而，由于Ag NPs的化学稳定性和生物相容性较差，易被氧化，会降低等离子体性能，进而促进银离子(Ag ion,Ag+)的释放，可能会产生较大的生物毒性。但是，Ag NPs因为具有很好的抗真菌和抗菌性能，被广泛应用于各种商业产品中，包括手机、牙刷、化妆品、纺织品等。随着Ag NPs在消费产品中的广泛使用，人们越来越重视他们可能对健康造成的影响以及他们释放到环境中对生态系统造成的潜在影响。然而Ag NPs的生物命运评估是非常有挑战性的，因为Ag NPs在生物体中的生物积累、转运非常复杂，氧化溶出和再还原过程同时存在，无法得到统一的结论。
[0003]随着研究的深入，Au@Ag核壳纳米材料(Au@Ag nanoparticles,Au@Ag NPs)被发现比单独的Ag NPs和Au/Ag纳米结构表现出更有前景的等离子体性质，这引起了人们对如何提高Ag壳安全性的关注。而且Au核标记的Ag NPs，使用常规的金属分析仪器，即可区分颗粒态和离子态的Ag，同时，处于纳米材料内部的Au标记相比于荧光标记等外部标记，不会改变Ag NPs的表面，因此Au核标记技术是一种非常有前途的生物追踪技术，但是关于Au@Ag NPs能否替代Ag NPs进行生物追踪，Au核是否会影响Ag NPs的生物积累和毒性，还缺乏系统的研究。而且，从之前的研究来看，在Au
‑
Ag纳米结构(如Au
‑
Ag核壳结构和合金)中发现从Au到Ag的电子补偿现象，这有利于Ag侧的电子富集和防止Ag氧化，进而减少Ag+的释放，但是，纳米Au核粒径一定的情况下，增加Ag壳的厚度会减弱电子补偿效应，使得Au
‑
Ag纳米结构在生物体内的应用变的不再安全。由于Au@Ag核壳纳米材料的Ag壳厚度不能实现定量控制，故而其对生物积累和生物毒性的影响和影响程度不能得到有效评估，这严重影响了Au@Ag核壳纳米材料的应用范围。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种Au@Ag纳米核壳材料的Ag壳厚度控制方法及其应用，利用抗坏血酸还原硝酸银溶液中的Ag+，同时采用逐步滴加和氨水络合的方式减缓Ag+的还原速率，通过硝酸银溶液与纳米金核粒径和Au@Ag纳米核壳材料粒径之间的关系公式进行计算，通过控制加入硝酸银溶液的体积来合成一系列Ag壳厚度可控的Au@Ag NPs，可以在生物医学和生物追踪方面有广泛的应用。本专利技术还公开了Au@Ag NPs中不同Ag壳厚度与生物积累和毒性的关系评估。
[0005]本专利技术技术方案如下：
[0006]一种Au@Ag纳米核壳材料的Ag壳厚度控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0007]S1，将平均粒径已知的纳米金核用超纯水重悬得到纳米金溶液；
[0008]S2，将所述纳米金溶液与抗坏血酸和浓氨水混合得到生长混合溶液；
[0009]S3，在搅拌条件下，避光并逐滴向所述生长混合溶液中加入硝酸银溶液，得到指定粒径的Au@Ag纳米核壳材料，所述硝酸银溶液与纳米金核粒径和Au@Ag纳米核壳材料粒径之间的关系公式如下：
[0010][0011]其中，为硝酸银溶液的体积，V
Au
为生长混合溶液的体积，C
Au
为生长混合溶液中纳米金的浓度，ρ
Ag
为银原子的密度，d
Au@Ag
为欲得到的Au@Ag纳米核壳材料的平均粒径，d
Au core
为纳米金核的平均粒径，为硝酸银溶液的浓度，ρ
Au
为金原子的密度。
[0012]作为优选，所述抗坏血酸的浓度为0.1Mol
‑
0.12Mol，所述浓氨水的浓度为5％。
[0013]作为优选，所述硝酸银溶液的的浓度为1mMol/L
‑
10mMol/L，滴加速度为0.1mL/min
‑
1mL/min。
[0014]作为优选，所述Au@Ag纳米核壳材料为金核表面包覆有银纳米壳层的纳米球。
[0015]作为优选，所述纳米金核的制备步骤如下，
[0016]S1.1，在转速为600rpm的磁力搅拌条件下，取新鲜溶解的0.1Mol的硼氢化钠加入到0.25mMol的氯金酸和0.25mMol柠檬酸钠混合溶液中，持续搅拌4h之后，得到金晶种溶液；其中，所述硼氢化钠与所述氯金酸和柠檬酸钠混合溶液的体积比为3:100；
[0017]S1.2，在转速为600rpm的磁力搅拌条件下，将获得的金晶种溶液加入到生长溶液中，搅拌10min后，进行离心收集，得到所述纳米金核；其中，所述生长溶液为1.66g/L的聚乙烯比咯烷酮、2.67mMol碘化钾、1.67mMol抗坏血酸和1mMol氯金酸的混合溶液；所述金晶种溶液与所述生长溶液的体积比根据需制备的纳米金核的粒径大小进行确定。
[0018]一种Au@Ag纳米核壳材料在生物追踪技术研究的应用，根据上述Au@Ag纳米核壳材料的Ag壳厚度控制方法合成不同Ag壳厚度的Au@Ag纳米核壳材料，研究不同Ag壳厚度对生物追踪技术的影响。
[0019]作为优选，用于生物追踪技术的Au@Ag纳米核壳材料的Ag壳厚度不小于20nm。
[0020]一种Au@Ag纳米核壳材料在生物医学研究上的应用，根据上述Au@Ag纳米核壳材料的Ag壳厚度控制方法合成不同Ag壳厚度的Au@Ag纳米核壳材料，研究不同Ag壳厚度对生物积累的影响，具体方法包括：在室温条件下，取不同壳层厚度的Au@Ag纳米核壳材料稀释至相同质量浓度，加入原生动物嗜热四膜虫SB210株系，暴露结束后，通过离心清洗的方式收集细胞，检测四膜虫细胞对不同Au@Ag纳米核壳材料的摄入情况，并与相同颗粒浓度下Ag NPs的生物摄入做对比，评估Au@Ag纳米核壳材料壳层厚度与生物积累的关系。
[0021]一种Au@Ag纳米核壳材料在生物医学研究上的应用，根据上述Au@Ag纳米核壳材料的Ag壳厚度控制方法合成不同Ag壳厚度的Au@Ag纳米核壳材料，研究不同Ag壳厚度对生物毒性的影响，具体方法包括：在室温条件下，取不同壳层厚度的Au@Ag纳米核壳材料稀释至相同质量浓度，加入原生动物嗜热四膜虫SB210株系，暴露结束后，用血球计数法测定不同暴露溶液中的四膜虫数目，并与相同颗粒浓度下Ag NPs暴露后的细胞数目做对比，评估Au@
Ag纳米核壳材料壳层厚度与生物存活率的关系。
[0022]一种Au@Ag纳米核壳材料在化学稳定性研究上的应用，根据上述Au@Ag本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种Au@Ag纳米核壳材料的Ag壳厚度控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，将平均粒径已知的纳米金核用超纯水重悬得到纳米金溶液；S2，将所述纳米金溶液与抗坏血酸和浓氨水混合得到生长混合溶液；S3，在搅拌条件下，避光并逐滴向所述生长混合溶液中加入硝酸银溶液，得到指定粒径的Au@Ag纳米核壳材料，所述硝酸银溶液与纳米金核粒径和Au@Ag纳米核壳材料粒径之间的关系如下：其中，为硝酸银溶液的体积，V
Au
为生长混合溶液的体积，C
Au
为生长混合溶液中纳米金的浓度，ρ
Ag
为银原子的密度，d
Au@Ag
为欲得到的Au@Ag纳米核壳材料的平均粒径，d
Au core
为纳米金核的平均粒径，为硝酸银溶液的浓度，ρ
Au
为金原子的密度。2.根据权利要求1所述Au@Ag纳米核壳材料的Ag壳厚度控制方法，其特征在于，所述抗坏血酸的浓度为0.1Mol
‑
0.12Mol，所述浓氨水的浓度为5％。3.根据权利要求1所述Au@Ag纳米核壳材料的粒径控制方法，其特征在于，所述硝酸银溶液的的浓度为1mMol/L
‑
10mMol/L，滴加速度为0.1mL/min
‑
1mL/min。4.根据权利要求1所述Au@Ag纳米核壳材料的Ag壳厚度控制方法，其特征在于，所述Au@Ag纳米核壳材料为金核表面包覆有银纳米壳层的纳米球。5.根据权利要求1所述Au@Ag纳米核壳材料的Ag壳厚度控制方法，其特征在于，所述纳米金核的制备步骤如下，S1.1，在转速为600rpm的磁力搅拌条件下，取新鲜溶解的0.1Mol的硼氢化钠加入到0.25mMol的氯金酸和0.25mMol柠檬酸钠混合溶液中，持续搅拌4h之后，得到金晶种溶液；其中，所述硼氢化钠与所述氯金酸和柠檬酸钠混合溶液的体积比为3:100；S1.2，在转速为600rpm的磁力搅拌条件下，将获得的金晶种溶液加入到生长溶液中，搅拌10min后，进行离心收集，得到所述纳米金核；其中，所述生长溶液为1.66g/L的聚乙烯比咯烷酮、2.67mMol碘化钾、1.67mMol抗坏血酸和1mMol氯金酸的混合溶液；所述金晶种溶液与所述生长溶液的体积比根据需制备的纳米金核的...

【专利技术属性】
技术研发人员：范文宏，梁丁元，王祥瑞，王颖，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：