酪蛋白介导荧光铜纳米簇的合成机制与性质研究

发布时间：2020-04-11 06:34

【摘要】：生物分子为模板介导合成的荧光金属纳米簇具有良好的生物相容性和独特的光学性质,能够被广泛应用于化学传感、环境监测、生物成像和临床诊断等领域。与其他生物分子相比,蛋白分子具有丰富的功能基团(胺基、羧基、巯基等)以及多样化的空间结构,是一类可用于合成荧光金属纳米簇的理想材料。本论文使用广泛存在于哺乳动物乳汁中的酪蛋白为模板介导合成荧光铜纳米簇,系统研究了各项反应条件对铜纳米簇合成的影响,探讨了相关的合成机制,同时初步探究了所合成的铜纳米簇对多种环境刺激因素的光学响应,为铜纳米簇的进一步实际应用提供了理论及实验基础。1、首次以酪蛋白(casein)为模板合成了荧光铜纳米簇。系统研究了蛋白质模板浓度、还原剂种类、温度、p H及反应时间对铜纳米簇合成的影响。在优化条件下合成的铜纳米簇尺寸为2.1±0.2 nm,最大激发和发射波长分别位于425 nm以及483 nm处,量子产率为14.5%。初步探索了铜纳米簇在酪蛋白为模板上的合成机制,即酪蛋白氨基酸残基的-NH2基团提供了铜离子的结合位点,蛋白质的α-螺旋结构提供了较强的疏水性环境,促进了铜纳米簇的形成。2、探索了酪蛋白介导合成的铜纳米簇对光、热、离子强度、重金属离子有机溶剂、以及p H刺激的响应。研究发现,酪蛋白介导合成的铜纳米簇具有极高的稳定性,其荧光性质基本不受紫外光照射(光照2h)、温度变化(30℃-90℃)、离子强度变化(100 300 mM NaCl)、重金属离子(Hg~(2+),Pb~(2+),Cu~(2+)等,200μM)和各类有机溶剂加入的影响。但是,酪蛋白介导的铜纳米簇对于p H变化(p H 5-11)有较为显著地响应。
【图文】：

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可以看出从金种子生成到第 14 次加入 HAuCl4 分别可以合成尺寸从 9 nm - 190nm 的金纳米粒子。而且所合成的金纳米粒子尺寸均一单分散性较好。图1.1 同金纳米粒子的合成路线示意图

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随着金纳米粒子尺寸发生变化导致从而造成不同尺寸金纳米粒子所对应吸收光谱的变化。通过（A）中的插图可以更加直观的的看出金纳米粒子尺寸不同所体现出粒子颜色的变化。图 1.3(B)中是对与不同尺寸金纳米粒子吸收光谱的模拟，基本与（A）图中的结果吻合表明实验结果可信。Victor 等人使用此方法所合成的金纳米粒子尺寸可调且可调范围较大并且尺寸均一性良好。此方法所合成出的一系列金纳米粒子在光学、生物医学、电子学等领域均体现出不同的性质。图1.2 各反应过程金纳米粒子透射电镜图片图1.3(A) 不同反应步骤所制备金纳米粒子的紫外吸收光谱 (B) 理论模拟金纳米粒子吸收光谱
【学位授予单位】：吉林化工学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O614.121;TB383.1

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