1.本发明涉及纳米材料制备技术领域，具体涉及一种聚乙二醇化二氧化硅包覆金纳米棒及其制备方法。


背景技术：

2.金纳米颗粒(gnp)在生物医学中的用途正越来越多地用于不同目的：药物输送，生物成像和治疗。由于gnp的体积小和表面积大，因此可以负载药物，并增强药物的稳定性和溶解性。而且，它们可以将不稳定的药物输送到身体原本无法进入的区域，而小分子和蛋白质则不能，这使它们可以用作有效的药物输送剂。与其他分子种类相比，金纳米粒子具有更好的吸收和散射能力，因此可以用于生物成像以及生产新型生物医学传感器和造影剂。此外，金纳米颗粒具有在非辐射过程中将吸收的光转换成热的能力。因此，通过一定的方法使金纳米棒在肿瘤内富集，在特定波长激光的照射下，使得肿瘤局部升温而杀死肿瘤组织，而周围正常组织没有金纳米棒，不会受到影响。这使得金纳米棒用于癌症的光热治疗成为可能。
3.最常用的金纳米棒合成方法是种子介导法，该方法使用十六烷基三甲基溴化铵(ctab)和硝酸银来调控金纳米棒的合成以及长径比。
4.ctab紧紧吸附在金表面形成双分子层以稳定形状。此外，在合成过程中，银离子被还原以银原子的形式沉积在金表面。在有氧条件下，银原子被氧化后形成水溶性银离子。由于ctab和银离子具有很强的细胞毒性和细胞膜破的高坏能力，极大地限制了金纳米棒的生物学中的应用。除此之外，金纳米棒表面上的ctab层很难进行功能化，从而阻碍了其在生物识别等方面的应用。因此，除去金纳米棒的表面的ctab，防止银离子浸出以及在金纳米棒表面进行功能化是其在生物医学领域能够得到广泛应用的关键。
5.最广泛使用的清除方法金纳米棒的ctab是进行多次清洗，通过复杂步骤进行表面分子(硫醇化聚乙二醇，hs-peg)替换，虽然能够去除溶液和金纳米棒表面的ctab。但是，此方法很难确保完全置换金纳米棒表面ctab分子，同时会使溶液中ctab残留在表面并多次导致金纳米棒的不稳定而发生团聚、沉淀，复杂步骤耗时耗力，不易操作，容易出现一步出错，满盘皆输的情况。
6.因此，本领域急需一种能够简单、高效、稳健地除去金纳米棒表面ctab的方法。


技术实现要素：

7.本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种聚乙二醇化二氧化硅包覆金纳米棒及其制备方法。
8.为了实现本发明之目的，本技术提供以下技术方案。
9.在第一方面中，本技术提供一种聚乙二醇化二氧化硅包覆金纳米棒的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
10.c)将以种子介导法制得的金纳米棒溶液滴入乙醇中，然后加入nh4oh溶液和四乙
cooh发生交联反应后固定在二氧化硅壳体表面。
16.合成二氧化硅壳体与表面聚乙二醇化均为一步反应，使用试剂少，反应快速。
17.在第一方面的一种实施方式中，步骤c)中，所述nh4oh溶液的摩尔浓度为0.5mm-10mm；所述四乙氧基硅烷的乙醇溶液中四乙氧基硅烷的体积分数为5％-20％。
18.在第一方面的一种实施方式中，所述金纳米棒、nh4oh以及四乙氧基硅烷的摩尔比为1:200-500：1000-5000。
19.在第一方面的一种实施方式中，步骤c)中，所述静置反应的温度为20-40℃，所述静置反应的时间为2-5h。
20.在第一方面的一种实施方式中，步骤c)中，所述离心采用的转速为4000-8000rpm，所述离心所用的时间为15-30min。
21.在第一方面的一种实施方式中，步骤d)中，所述1-乙基-3-(3-二甲胺丙基)碳二亚胺盐酸盐溶液的摩尔浓度为0.2-0.8m，所述n-羟基硫代琥珀酰亚胺溶液的摩尔浓度为0.1-0.5m，所述hs-peg-cooh溶液中hs-peg-cooh的相对分子量为2000～5000da，所述hs-peg-cooh溶液的摩尔浓度为1-5mm。
22.在第一方面的一种实施方式中，所述金纳米棒、1-乙基-3-(3-二甲胺丙基)碳二亚胺盐酸盐、n-羟基硫代琥珀酰亚胺、hs-peg-cooh的摩尔比为1:5000-15000：2000-3000:1000-5000。
23.在第一方面的一种实施方式中，步骤d)中，所述搅拌的转速为200-800rpm；搅拌的时间为6-12h。
24.在第一方面的一种实施方式中，步骤d)中，所述离心为至少两次离心，所述离心所用的转速为8000-12000rpm，每次离心的时间为15-30min。
25.在第一方面的一种实施方式中，所述种子介导法包括如下步骤：b)在搅拌过程中，将agno3水溶液添加到ctab溶液中，然后依次加入haucl4溶液、抗坏血酸溶液和种子溶液，经反应后离心，将沉淀物置于磷酸盐缓冲盐水中，得到所述金纳米棒溶液。
26.在第一方面的一种实施方式中，所述agno3、ctab、haucl4、抗坏血酸、k2co3的摩尔比为1-2.5:800-1200:2-8:4-8:2-6。
27.在第一方面的一种实施方式中，所述种子溶液的添加量为8-20μl。
28.在第一方面的一种实施方式中，步骤b)中，所述搅拌的转速为200
‑‑
800rpm。
29.在第一方面的一种实施方式中，步骤b)中，所述反应的温度为20-40℃，所述反应的时间为1-3h。
30.在第一方面的一种实施方式中，步骤b)中，所述离心所用的转速为8000-12000rpm，所述离心的时间为15-30min。
31.在第一方面的一种实施方式中，所述磷酸盐缓冲盐水的ph值为7.4。
32.在第一方面的一种实施方式中，所述种子溶液的制备方法包括如下步骤：a)在ctab溶液中加入haucl4溶液，然后在搅拌条件下加入nabh4溶液，反应、静置后，得到所述种子溶液。
33.在第一方面的一种实施方式中，所述ctab、haucl4和nabh4的摩尔比为8000-10000:20-30:40-80。
34.在第一方面的一种实施方式中，步骤a)中，所述nabh4溶液在滴加时的温度为0-4
℃。
35.在第一方面的一种实施方式中，所述搅拌的转速为400-800rpm。
36.在第一方面的一种实施方式中，步骤a)中，所述反应的温度为20-40℃，反应时间为5-10min。
37.在第一方面的一种实施方式中，步骤a)中，所述静置的时间至少为1h。
38.在第二方面，本技术还提供一种聚乙二醇化二氧化硅包覆金纳米棒，所述聚乙二醇化二氧化硅包覆金纳米棒通过如上所述制备方法制备得到。
39.与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
40.(1)一种聚乙二醇化二氧化硅包覆金纳米棒制造方法合成方法；
41.(2)二氧化硅包覆后金纳米棒更加坚固，在光热治疗过程中不易形变；
42.(3)二氧化硅包覆后，降低生物毒性；
43.(4)二氧化硅表面修饰聚乙二醇分子增加纳米颗粒的生物亲和性；
44.(5)操作简单、快速、可重复性强、成本低。
附图说明
45.图1为实施例1制备得到的聚乙二醇化二氧化硅包覆金纳米棒的紫外光谱检测图；
46.图2为实施例1制备得到的聚乙二醇化二氧化硅包覆金纳米棒的电镜扫描图。
具体实施方式
47.除非另有说明、从上下文暗示或属于现有技术的惯例，否则本技术中所有的份数和百分比都基于重量，且所用的测试和表征方法都是与本技术的提交日期同步的。在适用的情况下，本技术中涉及的任何专利、专利申请或公开的内容全部结合于此作为参考，且其等价的同族专利也引入作为参考，特别这些文献所披露的关于本领域中的合成技术、产物和加工设计、聚合物、共聚单体、引发剂或催化剂等的定义。如果现有技术中披露的具体术语的定义与本技术中提供的任何定义不一致，则以本技术中提供的术语定义为准。
48.本技术中的数字范围是近似值，因此除非另有说明，否则其可包括范围以外的数值。数值范围包括以1个单位增加的从下限值到上限值的所有数值，条件是在任意较低值与任意较高值之间存在至少2个单位的间隔。例如，如果记载组分、物理或其它性质(如分子量等)是100至1000，意味着明确列举了所有的单个数值，例如100，101,102等，以及所有的子范围，例如100到166,155到170,198到200等。对于包含小于1的数值或者包含大于1的分数(例如1.1，1.5等)的范围，则适当地将1个单位看作0.0001，0.001，0.01或者0.1。对于包含小于10(例如1到5)的个位数的范围，通常将1个单位看作0.1。这些仅仅是想要表达的内容的具体示例，并且所列举的最低值与最高值之间的数值的所有可能的组合都被认为清楚记载在本技术中。还应指出，本文中的术语“第一”、“第二”等不限定先后顺序，只是为了区分不同结构的物质。
49.关于化学化合物使用时，除非明确地说明，否则单数包括所有的异构形式，反之亦然(例如，“己烷”单独地或共同地包括己烷的全部异构体)。另外，除非明确地说明，否则用“一个”，“一种”或“该”形容的名词也包括其复数形式。
50.术语“包含”，“包括”，“具有”以及它们的派生词不排除任何其它的组分、步骤或过
程的存在，且与这些其它的组分、步骤或过程是否在本技术中披露无关。为消除任何疑问，除非明确说明，否则本技术中所有使用术语“包含”，“包括”，或“具有”的组合物可以包含任何附加的添加剂、辅料或化合物。相反，除了对操作性能所必要的那些，术语“基本上由
……
组成”将任何其他组分、步骤或过程排除在任何该术语下文叙述的范围之外。术语“由
……
组成”不包括未具体描述或列出的任何组分、步骤或过程。除非明确说明，否则术语“或”指列出的单独成员或其任何组合。
51.实施例
52.下面将对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
53.实施例1
54.1、金纳米棒溶液的制备
55.(1)种子溶液制备
56.将9.75ml的浓度为0.1m的ctab溶液加入玻璃小瓶，置于30℃水浴中，并缓慢搅拌。同时，制备浓度为0.01m的nabh 4
溶液，并将其插入冰中至少10分钟。此后，在ctab溶液中加入0.25ml浓度为0.01m的haucl4溶液，然后在剧烈搅拌下加入0.6ml的nabh4溶液，溶液的颜色立即由鲜黄色变为棕褐色。5分钟后，将溶液在水浴中静置1小时。
57.(2)生成金纳米棒
58.前一步所制备的种子溶液用于制备金纳米棒。在30℃缓慢搅拌下，将130μl浓度为的0.01m的agno3水溶液添加到9.5ml浓度为0.1m的ctab溶液中。之后，再加入0.5ml浓度为0.01m的hauc4溶液，55μl浓度为0.1m的抗坏血酸(aa)溶液和最后12μl的种子溶液。添加aa后，溶液的颜色从鲜黄色变为无色。将混合物搅拌1分钟，然后在黑暗中静置1小时。颜色在15分钟左右变为红色，表明金纳米棒合成成功。一个小时后，将溶液转移至eppendorf管中，并以8500rpm离心15分钟。然后除去上清液，并将沉淀重悬于10ml磷酸盐缓冲盐水(pbs)(ph＝7.4)中。金纳米棒溶液在室温下保存。
59.2、金纳米棒表面二氧化硅包覆
60.在50ml eppendorf塑料管中，将4ml前一步制备的金纳米棒溶液添加到16ml乙醇中。然后添加320μl nh4oh和60μl 10％的teos(tetraethyl orthosilicate，四乙氧基硅烷)乙醇溶液。将混合物静置反应3小时，然后以4000rpm的速度离心15分钟。丢弃上清液，并将沉淀物分散在超纯水中。
61.3、二氧化硅包覆金纳米棒表面聚乙二醇化
62.在玻璃管中加入4ml前一步制备的二氧化硅包覆金纳米棒溶液，然后依次加入0.5ml 0.4m的edc溶液(1-ethyl-3-[3-dimethylaminopropyl]carbodiimide hydrochloride)、0.5ml 0.1m nhs溶液(n-hydroxysulfosuccinimide)、2ml 2mm hs-peg-cooh(分子量为2000-5000da)溶液。在室温下，用旋转混合器混合6小时。
[0063]
6小时后，将溶液转移至eppendorf管中，并以8500rpm离心15分钟，重复两次。然后除去上清液，并将沉淀重悬于10ml超纯水中。将溶液置于4℃冰箱内保存。
[0064]
将制备得到的聚乙二醇化二氧化硅包覆金纳米棒进行紫外光谱分析以及透射电镜扫描，其结果分别如图1、图2所示。从图中我们可以看出金纳米棒已被二氧化硅壳体完全
包覆，完全包覆的二氧化硅壳体不仅能防止金纳米颗粒表面原有的ctab分子在生物体应用中溢出而引起细胞毒性，从而提高其生物兼容性。此外，二氧化硅壳体可以在金光热治疗治疗过程中维持金纳米棒形状，防止金纳米颗粒表面融化后形成团聚，从而提高光热治疗效率。
[0065]
实施例2
[0066]
2、金纳米棒溶液的制备
[0067]
(1)种子溶液制备
[0068]
将8.0ml的浓度为0.1m的ctab溶液加入玻璃小瓶，置于40℃水浴中，并缓慢搅拌(400rpm)。同时，制备浓度为0.01m的nabh 4
溶液，并将其插入冰中至少10分钟。此后，在ctab溶液中加入0.2ml浓度为0.01m的haucl4溶液，然后在剧烈搅拌下加入0.8ml的nabh4溶液，溶液的颜色立即由鲜黄色变为棕褐色。5分钟后，将溶液在水浴中静置2小时。
[0069]
(2)生成金纳米棒
[0070]
前一步所制备的种子溶液用于制备金纳米棒。在20℃缓慢搅拌(200rpm)下，将100μl浓度为的0.01m的agno3水溶液添加到12ml浓度为0.1m的ctab溶液中。之后，再加入0.2ml浓度为0.01m的hauc4溶液，40μl浓度为0.1m的抗坏血酸(aa)溶液和最后8μl的种子溶液。添加aa后，溶液的颜色从鲜黄色变为无色。将混合物搅拌1分钟，然后在黑暗中静置2小时。颜色在15分钟左右变为红色，表明金纳米棒合成成功。一个小时后，将溶液转移至eppendorf管中，并以8000rpm离心30分钟。然后除去上清液，并将沉淀重悬于10ml磷酸盐缓冲盐水(pbs)(ph＝7.4)中。金纳米棒溶液在室温下保存。
[0071]
2、金纳米棒表面二氧化硅包覆
[0072]
在50ml eppendorf塑料管中，将4ml前一步制备的金纳米棒溶液添加到16ml乙醇中。然后添加500μl、0.5mmnh4oh和100μl 10％的teos(tetraethyl orthosilicate，四乙氧基硅烷)乙醇溶液。将混合物静置反应5小时，然后以5000rpm的速度离心25分钟。丢弃上清液，并将沉淀物分散在超纯水中。
[0073]
3、二氧化硅包覆金纳米棒表面聚乙二醇化
[0074]
在玻璃管中加入4ml前一步制备的二氧化硅包覆金纳米棒溶液，然后依次加入0.5ml 0.2m的edc溶液(1-ethyl-3-[3-dimethylaminopropyl]carbodiimide hydrochloride)、0.5ml 0.3m nhs溶液(n-hydroxysulfosuccinimide)、2ml 1mm hs-peg-cooh(分子量为2000-5000da)溶液。在室温下，用旋转混合器混合6小时。
[0075]
6小时后，将溶液转移至eppendorf管中，并以8000rpm离心30分钟，重复两次。然后除去上清液，并将沉淀重悬于10ml超纯水中。将溶液置于4℃冰箱内保存。
[0076]
经检测，制备得到的金纳米棒外周呗二氧化硅包覆。
[0077]
实施例3
[0078]
3、金纳米棒溶液的制备
[0079]
(1)种子溶液制备
[0080]
将10ml的浓度为0.1m的ctab溶液加入玻璃小瓶，置于20℃水浴中，并缓慢搅拌。同时，制备浓度为0.01m的nabh 4
溶液，并将其插入冰中至少10分钟。此后，在ctab溶液中加入0.3ml浓度为0.01m的haucl4溶液，然后在剧烈搅拌下加入0.4ml的nabh4溶液，溶液的颜色立即由鲜黄色变为棕褐色。10分钟后，将溶液在水浴中静置1小时。
[0081]
(2)生成金纳米棒
[0082]
前一步所制备的种子溶液用于制备金纳米棒。在40℃缓慢搅拌(800rpm)下，将250μl浓度为的0.01m的agno3水溶液添加到8ml浓度为0.1m的ctab溶液中。之后，再加入0.8ml浓度为0.01m的hauc4溶液，80μl浓度为0.1m的抗坏血酸(aa)溶液和最后20μl的种子溶液。添加aa后，溶液的颜色从鲜黄色变为无色。将混合物搅拌1分钟，然后在黑暗中静置3小时。颜色在15分钟左右变为红色，表明金纳米棒合成成功。一个小时后，将溶液转移至eppendorf管中，并以12000rpm离心15分钟。然后除去上清液，并将沉淀重悬于10ml磷酸盐缓冲盐水(pbs)(ph＝7.4)中。金纳米棒溶液在室温下保存。
[0083]
2、金纳米棒表面二氧化硅包覆
[0084]
在50ml eppendorf塑料管中，将4ml前一步制备的金纳米棒溶液添加到16ml乙醇中。然后添加200μl、0.5mmnh4oh和500μl 10％的teos(tetraethyl orthosilicate，四乙氧基硅烷)乙醇溶液。将混合物静置反应3小时，然后以8000rpm的速度离心15分钟。丢弃上清液，并将沉淀物分散在超纯水中。
[0085]
3、二氧化硅包覆金纳米棒表面聚乙二醇化
[0086]
在玻璃管中加入4ml前一步制备的二氧化硅包覆金纳米棒溶液，然后依次加入0.5ml 0.8m的edc溶液(1-ethyl-3-[3-dimethylaminopropyl]carbodiimide hydrochloride)、0.5ml 0.5m nhs溶液(n-hydroxysulfosuccinimide)、2ml 5mm hs-peg-cooh(分子量为2000-5000da)溶液。在室温下，用旋转混合器混合6小时。
[0087]
6小时后，将溶液转移至eppendorf管中，并以12000rpm离心15分钟，重复两次。然后除去上清液，并将沉淀重悬于10ml超纯水中。将溶液置于4℃冰箱内保存。
[0088]
经检测，制备得到的金纳米棒外周呗二氧化硅包覆。
[0089]
上述对实施例的描述是为了便于本技术领域的普通技术人员能理解和应用本技术。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其它实施例中而不必付出创造性的劳动。因此，本技术不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本技术披露的内容，在不脱离本技术范围和精神的情况下做出的改进和修改都在本技术的范围之内。