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CN105417492A - β-环糊精-金纳米粒子的制备方法以及胆固醇的检测方法 - Google Patents

β-环糊精-金纳米粒子的制备方法以及胆固醇的检测方法 Download PDF

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CN105417492A CN201510751473.XA CN201510751473A CN105417492A CN 105417492 A CN105417492 A CN 105417492A CN 201510751473 A CN201510751473 A CN 201510751473A CN 105417492 A CN105417492 A CN 105417492A
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Abstract

本发明公开了一种β-环糊精-金纳米粒子的制备方法以及胆固醇的检测方法，该β-环糊精-金纳米粒子的制备方法为：在缓冲溶液的存在下，将水、金源溶液和β-环糊精溶液进行接触反应制得β-环糊精-金纳米粒子；其中，金源溶液选自三水合氯金酸溶液、氯金酸盐溶液、四硝酸基合金酸溶液和四硝酸基合金盐溶液中的一种或多种。该方法能够一步制得β-环糊精-金纳米粒子且原料易得、后处理简单；同时利用该β-环糊精-金纳米粒子能够灵敏地对胆固醇进行定量检测且具有优异的抗干扰能力。

Description

β-环糊精-金纳米粒子的制备方法以及胆固醇的检测方法
技术领域
本发明涉及β-环糊精-金纳米粒子，具体地，涉及一种β-环糊精-金纳米粒子的制备方法以及胆固醇的检测方法。
背景技术
直径在纳米级的纳米金粒子，其基本单元都是微小尺寸的粒子，故具有很多宏观粒子所不具备的物理特性，如光学效应、小尺寸效应、表面效应、宏观量子隧道效应、介电限域效应、久保效应以及一些其他的特殊效应。这些效应使得纳米金粒子广泛应用于材料、医学检验、临床医学、食品、化工、陶瓷、染料等各领域。
带有超分子结构的金纳米粒子(即通过大分子物质修饰的金纳米粒子)兼具了金纳米粒子和大分子物质的特性，目前在科学技术领域使用都非常广泛。以β-环糊精修饰的金纳米粒子来说，目前的合成方法主要有两类：第一类是两步或者多步法合成，即需要先合成出金纳米粒子，再将β-环糊精修饰在金纳米粒子表面；第二类是一步法合成法，但合成过程中加入强碱(如NaOH)或者强还原剂(如NaBH4)。上述两类方法虽然能够合成出β-环糊精修饰的金纳米粒子，但是要么较为繁琐，要么是需要加助剂进而导致后处理繁杂，因而极大地限制了β-环糊精修饰的金纳米粒子的应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种β-环糊精-金纳米粒子的制备方法以及胆固醇的检测方法，该方法能够一步制得β-环糊精-金纳米粒子且原料易得、后处理简单；同时利用该β-环糊精-金纳米粒子能够灵敏地对胆固醇进行定量检测且具有优异的抗干扰能力。
为了实现上述目的，本发明提供了一种β-环糊精-金纳米粒子的制备方法，该制备方法为：在缓冲溶液的存在下，将水、金源溶液和β-环糊精溶液进行接触反应制得β-环糊精-金纳米粒子；其中，金源溶液选自三水合氯金酸溶液、氯金酸盐溶液、四硝酸基合金酸溶液和四硝酸基合金盐溶液中的一种或多种。
本发明还提供了一种胆固醇的检测方法，包括：
1)将上述的β-环糊精-金纳米粒子于分散剂中进行分散制得β-环糊精-金纳米粒子溶液；
2)将罗丹明B溶液和β-环糊精-金纳米粒子溶液混合制成溶剂，接着向溶剂中加入不同浓度的胆固醇溶液并用水定容以制成待检测溶液，然后通过荧光分光光度法检测以测得荧光发光强度；
3)以胆固醇溶液的浓度为横坐标，荧光发光强度为纵坐标制得标准曲线和/或标准曲线方程；
4)将未知浓度的胆固醇溶液加入至溶剂中，然后进行荧光分光光度法检测以得到荧光发光强度，接着通过标准曲线和/或标准曲线方程计算出未知浓度的胆固醇溶液的浓度。
通过上述技术方案，本发明中β-环糊精-金纳米粒子的制备方法采用一步法进行合成，充分地利用β-环糊精本身的还原性制得了具有空腔结构的金纳米粒子，如图1(其中AuNP为金纳米粒子)所示，β-环糊精-金纳米粒子是β-环糊精包覆金纳米粒子而成，进而避免使用强碱(如NaOH)或者强还原剂(如NaBH4)以简化后处理的提纯工序。并且，本发明利用制得的β-环糊精-金纳米粒子对胆固醇溶液进行定量的检测，原理参见图2，即胆固醇进而β-环糊精-金纳米粒子的空腔中，进而激发产生荧光，进而通过荧光风光光度法对胆固醇溶液进行定量检测；该检测方法不仅灵敏度高，同时再现性好且具有优异的抗干扰能力。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是实施例1中β-环糊精-金纳米粒子的制备原理图；
图2是应用例1中胆固醇的检测原理图；
图3是检测例1中A1的紫外光谱图；
图4是检测例2中A1的放大800万倍的透射电镜图；
图5是检测例3中A1的放大10万倍的扫描电镜图；
图6是检测例4中A1的红外光谱图；
图7是β-环糊精的XPS氧谱图；
图8是检测例5中A1的XPS氧谱图；
图9是β-环糊精的XPS碳谱图；
图10是检测例5中A1的XPS碳谱图；
图11是检测例6中A1的核磁氢谱图；
图12是检测例7中荧光光谱图；
图13为图12中最大荧光发光强度的结果统计图；
图14是应用例1中荧光光谱图；
图15为图14中最大荧光发光强度的结果统计图；
图16为应用例2中A1的抗干扰检测的结果统计图。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
本发明提供了一种β-环糊精-金纳米粒子的制备方法，该制备方法为：在缓冲溶液的存在下，将水、金源溶液和β-环糊精溶液进行接触反应制得β-环糊精-金纳米粒子；其中，金源溶液选自三水合氯金酸溶液、氯金酸盐溶液、四硝酸基合金酸溶液和四硝酸基合金盐溶液中的一种或多种。
在上述方法中，缓冲溶液的具体种类以及pH可以在宽的范围内选择，但是为了使制得的β-环糊精尽可能多地对金纳米粒子进行修饰，同时从成本上考虑，优选地，缓冲溶液的pH为6.8-7.5，并且缓冲溶液选自磷酸缓冲溶液、醋酸缓冲溶液、三羟甲基氨基甲烷盐酸缓冲溶液和碳酸氢二钠柠檬酸缓冲溶液中的一种。
在上述方法中，氯金酸盐溶液与四硝酸基合金盐溶液的具体种类可以在宽的范围内选择，但是为了从成本上考虑，优选地，氯金酸盐溶液为氯金酸钠溶液和/或氯金酸钾溶液；四硝酸基合金盐溶液为四硝酸基合金钾溶液和/或四硝酸基合金钠溶液。
在本发明中，各物料的用量以及浓度可以在宽的范围内选择，为了提高制得的β-环糊精-金纳米粒子的产率，优选地，金源溶液的浓度为0.009-0.012mol/L，β-环糊精溶液的浓度为0.009-0.015mol/L；并且，相对于1ml的金源溶液，β-环糊精溶液的用量为8-11ml，水的用量为30-40ml，缓冲溶液的用量为4.5-5.5ml。
在本发明中，接触反应的具体条件可以在宽的范围内选择，为了提高制得的β-环糊精-金纳米粒子的产率，优选地，接触反应至少满足以下条件：反应温度为90-105℃，反应结束时间控制在反应体系变为酒红色之后；并且接触反应为搅拌条件下进行。
在本发明中，β-环糊精-金纳米粒子的提纯方法可以是本领域中任何一种常规的后处理方法，但是从操作的便捷性上考虑，优选地，接触反应还包括：在反应体系变为酒红色之后，将反应体系进行离心处理，然后取下层沉淀。更优选地，离心处理至少满足以下条件：离心转速为5500-8000rpm，离心时间为5-10min。
本发明还提供了一种胆固醇的检测方法，包括：
1)将上述的β-环糊精-金纳米粒子于分散剂中进行分散制得β-环糊精-金纳米粒子溶液；
2)将罗丹明B溶液和β-环糊精-金纳米粒子溶液混合制成溶剂，接着向溶剂中加入不同浓度的胆固醇溶液并用水定容以制成待检测溶液，然后通过荧光分光光度法检测以测得荧光发光强度；
3)以胆固醇溶液的浓度为横坐标，荧光发光强度为纵坐标制得标准曲线和/或标准曲线方程；
4)将未知浓度的胆固醇溶液加入至溶剂中，然后进行荧光分光光度法检测以得到荧光发光强度，接着通过标准曲线和/或标准曲线方程计算出未知浓度的胆固醇溶液的浓度。
在上述胆固醇的检测方法中，分散剂的种类以及β-环糊精-金纳米粒子溶液的浓度可以在宽的范围内选择，为了获得更稳定的检测结果，优选地，在步骤1)中，分散剂为水；并且β-环糊精-金纳米粒子溶液的浓度为4.8×10-9-6.12×10-9mol/L。
在上述胆固醇的检测方法中，检测溶液中各物质的浓度可以在宽的范围内选择，为了获得更稳定的检测结果，在步骤2)中，在检测溶液中罗丹明B的浓度为0.038-0.042μM，β-环糊精-金纳米粒子的浓度不小于0.4nM。
在上述胆固醇的检测方法中，为了获得更稳定的检测结果，优选地，在荧光分光光度法检测中，空白溶液为溶剂；检测波长为550-750nm。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
实施例1
1)将35mL超纯水中加入5mL的0.1mol/L磷酸缓冲溶液(pH＝7)，接着加入1mL的0.01mol/L的三水合氯金酸溶液以及10mL的0.01mol/L的β-环糊精溶液在100℃强烈搅拌，直至反应体系逐渐变成酒红色；
2)将上述反应体系于转速为6000rpm的条件下进行离心处理5min，然后取下层沉淀即得到β-环糊精-金纳米粒子A1。
实施例2
按照实施例1的方法进行制得β-环糊精-金纳米粒子A2，不同的是，β-环糊精的用量为2mL。
实施例3
按照实施例1的方法进行制得β-环糊精-金纳米粒子A3，不同的是，β-环糊精的用量为10mL。
实施例4
按照实施例1的方法进行制得β-环糊精-金纳米粒子A5，不同的是，磷酸缓冲溶液的pH为7.2，且用量为5ml。
实施例5
按照实施例1的方法进行制得β-环糊精-金纳米粒子A5，不同的是，磷酸缓冲溶液的pH为6.9，且用量为5ml。
实施例6
按照实施例1的方法进行制得β-环糊精-金纳米粒子A6，不同的是，水的用量为40mL。
实施例7
按照实施例1的方法进行制得β-环糊精-金纳米粒子A7，不同的是，水的用量为30mL。
实施例8
按照实施例1的方法进行制得β-环糊精-金纳米粒子A8，不同的是，反应温度为105℃。
实施例9
按照实施例1的方法进行制得β-环糊精-金纳米粒子A9，不同的是，反应温度为92℃。
检测例1
通过牌号为UV-2910的紫外光谱仪对β-环糊精-金纳米粒子A1进行紫外光谱检测，检测结果见图3，由图3可知β-环糊精-金纳米粒子A1的表面等离子吸收峰为520nm。同理检测得知，A2-A9的表面等离子吸收峰也在520nm附近。由于520nm是金纳米粒子的特征吸收峰，从而直接地证明了A1-A9中含有金纳米粒子。
检测例2
通过牌号为TecnaiG220ST(FEI)的透射电子显微镜对β-环糊精-金纳米粒子A1进行透射电镜检测，检测结果见图4，由图4可知β-环糊精-金纳米粒子具有晶面0.233(111)和0.203(200)，这个金纳米粒子的特有晶面，进一步地证明了A1中含有金纳米粒子，同理检测得知A2-A9中也含有金纳米粒子。
检测例3
通过牌号为HitachiS-4800的扫描电子显微镜对β-环糊精-金纳米粒子A1进行扫描电镜检测，检测结果见图5，由图5可知β-环糊精-金纳米粒子的粒径为17-22nm，同理检测得知A2-A9的粒径也为17-22nm子。
检测例4
通过牌号为PerkinElmerPE-983的红外光谱仪对β-环糊精-金纳米粒子A1进行红外光谱检测，检测结果见图6，由图6可知，A1具有β-环糊精，但是同时与β-环糊精又有明显的区别，进一步间接地佐证了A1中含有金纳米粒子。同理，A2-A9的行红外光谱检测结果与图6保持一致。
检测例5
通过牌号为ESCALAB250XiXPS的X射线光电子能谱分析对β-环糊精-金纳米粒子A1进行XPS氧谱和XPS碳谱检测，XPS氧谱图见图8，XPS碳谱图见图10，另外，图7和图8依次为β-环糊精的XPS氧谱图和XPS碳谱图。由图7-10可知，A1的β-环糊精的表面空腔上的OH变为了羧基，通过羧基与金配位。同理，A2-A9的XPS检测结果与A1的XPS检测结果保持一致。
检测例6
通过牌号为BrukerAvance-300的核磁共振仪对β-环糊精-金纳米粒子A1进行核磁氢谱检测，检测结果见图11和表1，A1表面的β-环糊精(β-CD)为完整的空腔结构，即A1是由β-环糊精包覆金纳米粒子(AuNPs表示多个金纳米粒子)而成。同理，A2-A9的核磁氢谱的检测结果与A1的核磁氢谱的检测结果保持一致。
表1
H1 H2 H3 H4 H5 H6
β-CD 4.989 3.568 3.888 3.503 3.778 3.803
AuNP 4.910 3.510 3.830 3.504 3.774 3.805
检测例7
将β-环糊精-金纳米粒子A1与水按照体积比为8:1分散制成浓度为4.836×10-9mol/L的β-环糊精-金纳米粒子溶液，然后将60μL的2μM罗丹明B溶液与不同体积的β-环糊精-金纳米粒子溶液混合，最后定容至3ml并放置10min。
通过荧光分光光度法检测上述溶液的荧光强度(检测波长为550-750nm)，结果见图12和13，其中图13为图12中最大荧光发光强度的结果统计图；由此可知，金纳米粒子浓度大于0.4nM的溶液的荧光猝灭现象最为明显。同理，A2-A9的核磁氢谱的检测结果与A1的核磁氢谱的检测结果保持一致。
应用例1
将β-环糊精-金纳米粒子A1与水按照体积比为8:1分散制成浓度为4.836×10-9mol/Lmol/L的β-环糊精-金纳米粒子溶液，接着将60μL的2μM罗丹明B溶液与250μL的β-环糊精-金纳米粒子溶液混合，然后加入不同体积的胆固醇溶液，最后定容至3ml并放置10min(其中，罗丹明B的浓度为0.04μM，β-环糊精-金纳米粒子的浓度为0.403nM)。
通过荧光分光光度法检测上述溶液的荧光强度(检测波长为550-750nm)，结果见图14和15，其中图15为图14中最大荧光发光强度的结果统计图；由此可知，在胆固醇浓度为0-4μM的范围内，荧光发光强度与胆固醇浓度呈线性变化，由此便可作出标准曲线方程。那么，未知浓度的胆固醇溶液检测出其荧光发光强度便可通过标准曲线方程或者图15中的标准曲线计算出相应的浓度。
应用例2
取一系列的比色皿，在25℃下，分别加入β-环糊精-金纳米粒子A1和罗丹明B制成溶剂，接着分别加入正常人血清稀释1000倍量的胆固醇、谷胱甘肽、半胱氨酸，以及正常血清含量的丙氨酸、精氨酸、天门冬氨酸、谷氨酸、组氨酸、亮氨酸、赖氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、脯氨酸、丝氨酸、色氨酸、酪氨酸、缬氨酸、抗坏血酸、甘氨酸、苏氨酸、多巴胺、人血清蛋白和上述混合，然后加水定容至3mL，放置10min后检测荧光强度(以溶剂为空白对照组)，荧光数据处理结果见图16，其中，F表示上述各种物质的荧光强度，FG表示空白对照的荧光强度，F0表示β-环糊精-金纳米粒子和罗丹明B溶剂的荧光强度图16可知通过A1和罗丹明B检测胆固醇具有优异的抗干扰性能。同理，通过A2-A9检测胆固醇也具有优异的抗干扰性。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种β-环糊精-金纳米粒子的制备方法，其特征在于，所述制备方法为：在缓冲溶液的存在下，将水、金源溶液和β-环糊精溶液进行接触反应制得所述β-环糊精-金纳米粒子；其中，所述金源溶液选自三水合氯金酸溶液、氯金酸盐溶液、四硝酸基合金酸溶液和四硝酸基合金盐溶液中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述缓冲溶液的pH为6.8-7.5，并且所述缓冲溶液选自磷酸缓冲溶液、醋酸缓冲溶液、三羟甲基氨基甲烷盐酸缓冲溶液和碳酸氢二钠柠檬酸缓冲溶液中的一种。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述氯金酸盐溶液为氯金酸钠溶液和/或氯金酸钾溶液；所述四硝酸基合金盐溶液为四硝酸基合金钾溶液和/或四硝酸基合金钠溶液。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的制备方法，其中，所述金源溶液的浓度为0.009-0.012mol/L，所述β-环糊精溶液的浓度为0.009-0.015mol/L；并且，相对于1ml的所述金源溶液，所述β-环糊精溶液的用量为8-11ml，所述水的用量为30-40ml，所述缓冲溶液的用量为4.5-5.5ml。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其中，所述接触反应至少满足以下条件：反应温度为90-105℃，反应结束时间控制在反应体系变为酒红色之后；并且所述接触反应为搅拌条件下进行。
6.根据权利要求1-3和5中任意一项所述的制备方法，其中，所述接触反应还包括：在所述反应体系变为酒红色之后，将所述反应体系进行离心处理，然后取下层沉淀。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其中，所述离心处理至少满足以下条件：离心转速为5500-8000rpm，离心时间为5-10min。
8.一种胆固醇的检测方法，其特征在于，包括：
1)将权利要求1-7中任意一项所述的β-环糊精-金纳米粒子于分散剂中进行分散制得β-环糊精-金纳米粒子溶液；
2)将罗丹明B溶液和β-环糊精-金纳米粒子溶液混合制成溶剂，接着向所述溶剂中加入不同浓度的胆固醇溶液并用水定容以制成待检测溶液，然后通过荧光分光光度法检测以测得荧光发光强度；
3)以所述胆固醇溶液的浓度为横坐标，荧光发光强度为纵坐标制得标准曲线和/或标准曲线方程；
4)将未知浓度的胆固醇溶液加入至所述溶剂中，然后进行荧光分光光度法检测以得到荧光发光强度，接着通过所述标准曲线和/或标准曲线方程计算出所述未知浓度的胆固醇溶液的浓度。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其中，在步骤1)中，所述分散剂为水；并且所述β-环糊精-金纳米粒子溶液的浓度为4.8×10-9-6.12×10-9mol/L；
在步骤2)中，在所述检测溶液中罗丹明B的浓度为0.038-0.042μM，所述β-环糊精-金纳米粒子的浓度不小于0.4nM。
10.根据权利要求8或9所述的制备方法，其中，在所述荧光分光光度法检测中，空白溶液为所述溶剂；检测波长为550-750nm。
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