智能聚合物修饰的金纳米粒子的制备及其性能
来源/作者:中国标准物质网  日期:2015-11-17

1.实验目的

1)了解智能聚合物修饰金纳米粒子的相关制备方法及其应用。

2)掌握配体置换法制备智能聚合物修饰金纳米粒子的制备原理及方法。

3)熟悉智能聚合物修饰金纳米粒子的表征方法。

2.实验原理

智能聚合物包覆的金纳米粒子由于具有独特的光电性能,引起了人们广泛的研究兴趣,在光电器件、生物医学、智能催化、分析检测、开关控制、纳米机器等领域有着巨大的潜在应用价值。将智能聚合物用于修饰金纳米粒子,不仅可以增强金纳米粒子的长期稳定性、调节金纳米粒子的亲水亲油性、溶解性、相容性和可加工性等,也使得金纳米粒子具有可控开关、智能催化、靶向治疗等一些独特的智能特性。根据环境刺激的不同,智能聚合物包覆的金纳米粒子主要有温度敏感型、pH敏感型、光敏感型、pH/电解质双重敏感型和pH/温度双重敏感型等几类。在合成方法上,主要有原位合成法、配体置换法、表面引发聚合法、表面接枝聚合法和表面接枝反应法等。原位合成法、配体置换法和表面接枝反应法可归为“graftingto”技术,表面引发聚合法称作“graftingfrom”技术,表面接枝聚合法称作“graftingthrough”技术。目前,在制备结构可控的聚合物杂化纳米粒子方面,“graftingfrom”技术结合活性自由基聚合得到了广泛深入的研究。
本实验中,采用水溶性的4-二甲氨基毗吮稳定的金纳米粒子与端基含三硫代碳酸酯基团的聚N-异丙基丙烯酞胺进行配体置换,制备聚N-异丙基丙烯酰胺修饰的金纳米粒子,并对其形貌结构和水溶液的温敏特性进行研究,如图3-2-1所示。

3.仪器和药品

(1)仪器

250ml三口烧瓶一个;100ml三口烧瓶一个;100ml容量瓶两个;100ml量筒一个;10ml量筒一个;1ml移液管三支;胶头滴管五支;分液漏斗一个;100μl的微量进样器一只;机械电动搅拌器一台;冷冻干燥机一台;磁力搅拌加热套一台;磁力搅拌子一个;紫外一可见分光光度计一台;激光纳米粒度仪一台;红外光谱仪一台。

(2)药品

氯金酸甲苯硼氢化钠四辛基溴化铵;端基含三硫代碳酸酯基团的聚N-异丙基丙烯酰胺(按照实验1.7制备);无水硫酸钠;4-二甲氨基吡啶;0.45μm水系微孔滤膜;透析袋(MWCO=10000),透析袋(MWCO=100000);超纯水

4.实验步骤

(1)4-二甲氨基吡啶稳定的金纳米粒子的制备

1)将5ml的1%HAuC14水溶液加入到100ml三口烧瓶中,再加入含有340mg四辛基溴化铵的甲苯溶液(12ml),强烈搅拌30min后,观察水层和甲苯层的颜色。

2)在10min内缓慢滴加新鲜配制的硼氢化钠水溶液(60mg,7ml水),反应混合物继续在室温下强烈搅拌2h。记录整个反应过程中颜色的变化。

3)用分液漏斗将溶液用去离子水水洗两次,获得含金纳米粒子的甲苯分散液。

4)在金纳米粒子的甲苯分散液中加入与之等体积的含250mg的4-二甲氨基吡啶水溶液,在分液漏斗中剧烈混合30s,静止30min后收集水层,用甲苯洗涤水层两次后再采用0.45μm微孔滤膜过滤。

5)获得的金纳米粒子水分散液在水中透析1周(透析袋MWCO=10000),获得4-二甲氨基吡啶稳定的金纳米粒子水分散液。

(2)智能聚合物修饰的金纳米粒子的制备

取之前制备的4-二甲氨基吡啶稳定的金纳米粒子水分散液,在冰水浴条件和强烈机械搅拌下加入0.7g端基含三硫代碳酸酯基团的聚N-异丙基丙烯酰胺的水溶液10ml,继续搅拌12h。含金纳米粒子的水分散液透析约2周(透析袋MWCO=100000),冷冻干燥,获得智能聚合物修饰的金纳米粒子,为黑色固体粉末,称重。

(3)智能聚合物修饰的金纳米粒子的结构表征

对智能聚合物修饰的金纳米粒子进行紫外一可见吸收光谱、红外光谱和粒度分析测定。对纳米粒子的粒径、表面有机物及金纳米粒子的表面等离子共振吸收进行分析。

(4)智能聚合物修饰的金纳米粒子的温敏性研究

配置0.5%的智能聚合物修饰的金纳米粒子的水分散液,在紫外一可见分光光度计上(带水浴控温)测定700nm处不同温度下的透过率。

5.数据记录及结果分析

1)紫外一可见吸收光谱、红外光谱和粒度数据的收集及分析。

2)温敏性测试数据记录及作图分析,见表3-2-1。

以透过率对温度作图,并以透过率降为原来50%时的温度确定为相转变温度(LCST)。

6.注意事项

1)反应混合物需要剧烈搅拌,硼氢化钠水溶液应缓慢滴加,防止过快加入。

2)透析时,盛装液体不应超过透析袋容积的1/2。

3)温敏性测试时,控制升温速度为0.5K/min。

【关键词】聚合物 金纳米粒子 制备