纳米金的制备与表征
纳米金颗粒的晶种法制备及表征
Chinese Journal of Veterinary Medicine中国兽医杂志2019年（第55卷）第10期33纳米金颗粒的晶种法制备及表征朱文壮1,刘轶群2,孟庚1(1.中国农业大学动物医学院,北京海淀100193；2.北京大学生命科学学院仪器中心，北京海淀100871)摘要:为研究纳米金颗粒制备工艺的均一性与稳定性，通过晶种生长法,以氯金酸为原料,以柠檬酸钠为保护剂,硼氢化钠为还原剂，用化学还原法制备尺寸为5nm、10nm、15nm的单分散纳米金颗粒。
以15nm纳米金颗粒为初级晶种，以柠檬酸钠为保护剂,用抗坏血酸做还原剂，通过改变氯金酸与晶种的用量,制备不同粒径纳米金颗粒。
通过透射电镜和紫外-可见分光光度计对不同粒径的纳米金颗粒进行表征。
结果显示，通过晶种法成功制备了粒径为40nm、60nm、80nmJOO nmJ50nm和200nm的纳米金颗粒，颗粒均一，分散性好，无明显团聚现象。
结果表明,晶种法制备的纳米金颗粒粒径均一，质量稳定。
关键词:晶种生长法；柠檬酸钠；硼氢化钠；抗坏血酸；纳米金颗粒中图分类号:Q503文献标志码:A文章编号：0529-6005(2019)10-0033-03 Preparation and Characterization of Nano-gold Particles by Seeding MethodZHU Wen-zhuang1,LIU Yi-qun2,MENG Geng1(1.Veterinary Medicine,China Agricultural University,Beijing100193,China；2.Instrument Center,College of Life Sciences,Peking University,Beijing100871,China)Abstract：In order to study the homogeneity and stability of preparing nano-gold particles,a series of nano-gold particles with sizes of5nm,10nm and15nm were preliminary prepared by chemical reduction and seed-induced growth methods.This step was applied by using chloroauric acid as raw material,sodium citrate as protective agent and sodium borohydiide as reducing agent.Then, nano-gold particles with different sizes were prepared by seeding method,15nm nano-gold particles were used as the primary seeding crystal,sodium citrate was used as the protective agent,and ascorbic acid was used as the reducing agent,the using quantity of chloroauric acid and seeding crystal are adjustable parameters.The prepared particles were subsequently characterized by transmission e-lectron microscopy and ultraviolet-visible spectrophotometer.The results showed that nano-gold particles with particle diameters of40 nm,60nm,80nm,100nm,150nm and200nm were successfully prepared.Moreover,the particles have uniform particle size, good dispersibility and no obvious agglomeration.In conclusion,nano-gold particles prepared by seeding method have uniform particle size and stable quality.Key words:seeding method；sodium citrate；sodium borohydride；ascorbic acid；nano-gold particlesCorresponding author:MENG Geng,E-mail jng@<cn纳米金颗粒以其良好的导电性、稳定性、生物相容性、表面光学特性等,在光学、催化、电子、免疫诊断、生物传感器、生物影像、药物传送等方面有不可替代的作用,近年来生物技术与纳米技术深入结合研究已经成为生物医学研究的前沿和热点领域17］。
憎水性纳米金的制备、表征与形貌控制的开题报告
憎水性纳米金的制备、表征与形貌控制的开题报告一、研究背景随着纳米科技的不断发展，纳米金材料因其优异的光学、电学、磁学、化学等性能受到研究人员的广泛关注。
在这些应用领域中，应用最广泛的是憎水性纳米金材料。
憎水性纳米金具有许多优异的特性，例如高的稳定性、较小的比表面积、高的兼容性等。
同时，憎水性纳米金还具有优异的药物杀伤性能和生物成像能力，因此在肿瘤诊断、治疗、生物成像等应用领域具有很大的潜力。
目前，憎水性纳米金的制备方法主要有化学还原法、微乳法、有机相转移法等。
然而，这些方法都具有一定的局限性，例如化学还原法存在产物分散不均匀和地球化学毒性等问题，微乳法成本高、操作复杂，有机相转移法存在有机污染等问题。
因此，需要开发一种新的、简单、高效的方法来制备憎水性纳米金材料。
二、研究内容本研究拟通过控制合成条件，制备一种新型的憎水性纳米金材料，并对其结构、形貌、憎水性能等进行表征。
具体研究内容如下：（1）制备憎水性纳米金材料本研究拟采用一种新的、简便的制备方法，即在无水醇中加入一定量的金(Ⅲ)盐，并加入还原剂将其还原为金纳米粒子。
（2）结构、形貌及尺寸表征通过透射电镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等技术，对制备的纳米金材料的结构、形貌、尺寸等进行表征，并探索其形貌的控制方法。
（3）憎水性能的测试采用接触角测量仪测试制备的纳米金材料的憎水性能，并对其影响因素进行研究。
三、研究意义本研究将探索一种新的、简单且高效的制备憎水性纳米金材料的方法，同时对其形貌控制方法进行研究，有助于深入了解憎水性纳米金的制备原理与性能特点。
此外，本研究还将为憎水性纳米金在肿瘤诊断、治疗、生物成像等领域的应用提供更有利的材料基础。
纳米金粒子的制备与表征技术
纳米金粒子的制备与表征技术随着科技的不断发展，纳米材料已经成为了当今材料科学领域中最受关注的话题之一。
其中，纳米金粒子具有独特的物理化学性质，可以应用于生物医学、光电子学、催化剂等领域。
本文将探讨纳米金粒子的制备与表征技术。
一、纳米金粒子的制备技术目前，有许多制备纳米金粒子的方法。
其中，主要包括化学还原法、光照还原法、微波辅助法等。
本节将重点介绍化学还原法。
化学还原法基于还原体与金盐的反应，在溶液中制备纳米金粒子。
这种方法简单方便，能够根据需要调节纳米粒子的大小和形态。
通常，化学还原法需要使用还原剂，例如氯化酚、叠氮化钠和氢氧化钠等。
这些还原剂能够将金盐还原成金原子，形成纳米金粒子。
另外，化学还原法可以通过调节反应条件以及添加不同的还原剂和表面活性剂等改变纳米金粒子的形态、大小和分散性。
此外，它还可以制备负载纳米金粒子。
例如，在还原过程中添加硫化物可以制备纳米金/硫化物复合材料。
尽管化学还原法具有许多优点，如简单易操作，制备时间短等，但它也有一些缺点。
由于还原剂通常是有毒的，它们会对环境造成污染。
此外，化学还原法制备的纳米金粒子质量较低，分散性较差，使得其应用受到一定的限制。
二、纳米金粒子的表征技术在制备纳米金粒子之后，研究人员需要对其进行表征。
这有助于确定粒子的形态、大小、结构和化学成分等。
目前，常用的纳米金颗粒表征技术包括电子显微镜（TEM），粒径分析仪（DLS），紫外-可见（UV-Vis）吸收光谱和X射线衍射（XRD）。
TEM 是一种高分辨率成像技术，可以用来观察纳米尺度的样品。
在 TEM 中，可以获得准确的纳米金粒子的尺寸和形态信息。
DLS 可以测量纳米粒子的粒径和粒子的分散度。
UV-Vis 吸收光谱可以用来确定纳米粒子的结构和形态。
此外，XRD 可以确定金颗粒的晶体结构和相对大小。
除了这些传统技术，新型表征技术也在逐渐发展。
例如，扫描探针显微镜（SPM）可以用来测量纳米颗粒的表面形貌。
纳米金材料的制备与性能研究
纳米金材料的制备与性能研究随着科技的不断进步，纳米材料的应用领域也在不断拓宽。
其中，纳米金材料作为一种有着独特性能的纳米材料，在能源、光电、催化等领域具有广阔的应用前景。
本文将探讨纳米金材料的制备方法以及其在性能研究方面的应用。
纳米金材料的制备有多种方法，其中较常见的是湿化学法和物理法。
湿化学法主要包括化学还原法、溶胶-凝胶法和电化学沉积法等。
化学还原法是指将金离子还原为金纳米颗粒，通过在反应溶液中加入还原剂，如氨水、甲醛等，可得到具有不同形貌和尺寸的纳米金颗粒。
溶胶-凝胶法则通过控制溶胶的成分和凝胶的温度、pH值和反应时间等参数，实现纳米金材料的制备。
电化学沉积法则是将金属离子通过外加电压的作用沉积到电极上，形成纳米金材料。
物理法主要包括溅射法、热蒸发法和激光蚀刻法等。
溅射法是将金属靶材置于真空腔内，通过高能粒子轰击金属靶材使其释放出金原子，再以惰性气体或惰性气氛控制金原子的运动，从而得到纳米金材料。
热蒸发法则是通过高温将金属材料蒸发，使其沉积在基底上形成纳米金材料。
激光蚀刻法则是利用激光束对金属材料进行蚀刻，形成纳米级小孔，然后将大孔在高温条件下迅速冷却，从而得到具有纳米尺寸的金材料。
除了制备方法外，纳米金材料的性能研究也是科学家们关注的热点。
纳米金材料由于其特殊的尺寸效应和表面效应，表现出与宏观金材料不同的物理、化学和生物学性能。
其中，表面等离子体共振现象是纳米金材料的重要性能之一。
当入射光与纳米金颗粒表面的自由电子振荡频率相匹配时，会发生等离子体共振现象，极大地放大了光的吸收和散射，从而使得纳米金材料具有优异的光学性能。
这一性能使得纳米金材料在光学传感器、光催化等领域具有广泛的应用前景。
此外，纳米金材料还具有优异的电学性能。
由于纳米金颗粒的特殊结构，其载流子具有较高的迁移率，因此纳米金材料在传感器、储能器件和显示器件等领域有着广泛的应用。
此外，纳米金材料在催化领域的应用也备受瞩目。
纳米金材料具有较大的比表面积和优异的催化活性，因此在催化剂的研究中具有广泛的应用前景。
纳米金材料的合成与表征
纳米金材料的合成与表征纳米金材料的合成与表征摘要：本文综述了纳米金材料的合成与表征方法。
首先介绍了纳米材料的定义和分类，并概述了纳米金材料的研究意义和应用前景。
然后重点介绍了常见的纳米金材料合成方法，包括溶液法、气相法、物理法和化学法等，并对各种方法的原理和特点进行了详细介绍。
接下来，介绍了纳米金材料的表征技术，包括透射电子显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射、动态光散射等方法，并对各种技术的原理和应用进行了综述。
最后，讨论了纳米金材料合成与表征中存在的难题和挑战，并展望了未来的研究方向。
1. 引言纳米材料是一种具有尺寸在纳米尺度（1-100纳米）范围内的特殊材料。
由于其尺寸效应和表面效应的独特性质，纳米材料在催化、传感、生物医学等领域具有广泛的应用前景。
纳米金材料作为一种重要的纳米材料，在电子、光学、生物等领域都具有重要的应用价值。
2. 纳米金材料的合成方法纳米金材料的合成方法多种多样，包括溶液法、气相法、物理法和化学法等。
其中，溶液法是最常用的一种合成方法，通过控制溶液中金离子的浓度、溶剂的种类和反应条件等参数，可以合成出不同形貌和尺寸的纳米金颗粒。
气相法是另一种常用的合成方法，通过在高温下使金源蒸发形成金蒸汽，再通过控制反应条件和沉积基底等参数，可以制备出不同形态的纳米金材料。
除此之外，物理法和化学法也是常用的合成方法，包括物理气相沉积、溅射沉积、冷冻干燥等。
不同的合成方法可以得到不同形貌和尺寸的纳米金材料，满足不同应用的需求。
3. 纳米金材料的表征技术纳米金材料的表征技术是研究纳米材料的重要手段，可以了解纳米材料的形貌、组成和结构等信息。
常用的表征技术包括透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、动态光散射（DLS）等。
其中，TEM是最常用的一种表征技术，可以观察纳米金材料的形貌和晶体结构，并测量其尺寸和尺寸分布。
SEM可以观察纳米金材料的形貌和表面特征，并获取表面形貌信息。
纳米金的制备与表征 杨文清11208120
Wavelength
Absorbance
640
660 680 700
0.135
0.103 0.083 0.068
400
420 440 460 480 500 520 540 560 580
0.856
0.827 0.820 0.837 0.928 1.108 1.170 0.919 0.600 0.384
纳米金的制备与表征
一、纳米金的定义：
纳米金即指金的微小颗粒，其直径在1～100nm，具 有高电子密度、介电特性和催化作用，能与多种生物 大分子结合，且不影响其生物活性。由氯金酸通过还 原法可以方便地制备各种不同粒径的纳米金，其颜色 依直径大小而呈红色至紫色。
11208120 杨文清
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二、纳米金的发展史及研究进展：
胶体金制备过程中通过控制反应条件、试剂用量，可得到单分散性很好的 金颗粒。纳米金颗粒具有两点比较重要的性质：（1）纳米金颗粒随直径的变化 会呈现出不同的颜色 （2）与-SH、-NH2、-CH等基因有很强的亲和力。
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五、实验步骤：
一. 纳米金的制备（硼氢化钠还原法）
A. 0.6ml 1%HAuCl4加入至40 ml预冷的三蒸水中， B. 再加入 0.2 ml 0.2ml/L的K2CO3溶液 C. 不断搅拌下，快速加入新鲜配置的1.32*10-2 mol/l的 NaGH4水 溶液2ml,搅拌5min D. 溶液由蓝紫色变为酒红色，继续搅拌30min，获得纳米金，于 4℃冷藏备用。
第一阶段： 自从16世纪欧洲现代化学的奠基人、杰出的医师、 化学家Paracelsus制备出“饮用金”用来治疗精神类疾病以来， 纳米金就开始登上了科学的舞台。
第二阶段： 1857年英国科学家法拉第在研究道尔顿的理论时， 利用氯化金还原出含纳米金的溶液，发现在其中加入少量电解质 后，可使溶液由红宝石色变为蓝色，并最终凝集为无色，而加入 明胶等大分子物质便可阻止这种变化。尽管当时并不知道原因， 但他的发现为纳米金的应用奠定了科学基础。1885年纳米金溶液 在美国常作为治疗酗酒的主要成分；l890年Koch医生发现结核杆 菌不能够在金的表面存活；1890年纳米金被用来治疗关节炎； 1935年芝加哥外科专家Edward等人发现纳米金溶液能有效的减轻 患者病痛，强健体质。1939年Kausche和Ruska用电子显微镜观察 金颗粒标记的烟草花叶病毒，呈高电子密度细颗粒状。
纳米金的制备及金标核酸链
纳米金的制备所用玻璃器皿置于新鲜配置的王水（浓盐酸和浓硝酸体积比为1:3）中浸泡，超纯水充分清洗干净。
纳米金的制备采用柠檬酸钠还原法[4]。
具体过程如下：于100 mL二次蒸馏水中加入1.0 mL 1%的氯金酸（HAuCl4·4H2O），搅拌加热至沸腾，然后迅速加入3.0 mL 1%的柠檬酸钠，观察溶液由由淡黄色很快变为灰色，继而转变为蓝黑色，最后逐渐变为稳定的红色。
15 min后移去加热装置，继续搅拌冷却至室温。
将制备好的纳米金溶液置于棕色玻璃试剂瓶中，4 ℃下保存备用。
纳米金的粒径和形貌通过透射电镜（TEM，JEM-100CXⅡ）表征，为13 nm左右的球形纳米颗粒（图2.1）。
制备稳定探针修饰的纳米金具体标记过程如下[196]：首先将制得的金溶胶浓缩一倍，于1 mL浓缩的纳米金中缓慢加入18 μL 15.3 μM稳定探针，室温放置16 h后逐滴加入110 μL 100 mM 磷酸缓冲溶液（pH 7.4），随后分两次加入28.5 μL 2 M NaCl进行老化，每次间隔8 h，溶液最终总的一价离子强度（包括K+和Na+）约为0.12 M。
离心分离，最后将沉积物分散于600 μL 10 mM PBS中，4 ℃保存备用。
纳米金标记探针（GNP-Probe）的制备按照文献[244]方法并略有修改。
具体过程如下：将巯基修饰的核酸链（40µL 41.5 µM的P1和160 µL等浓度P2的混合溶液）加入到1 mL金纳米颗粒溶液中。
16 h后，用0.1 M PBS(由0.1 M Na2HPO4和0.1 M KH2PO4混合所得，pH 7.0)将该胶体溶液调节到磷酸盐的浓度为10 mM。
在此后的盐老化过程中，分三次加入一定量的2 M NaCl 和0.1 M PBS混合溶液，使溶液中NaCl的浓度分别为0.1 M、0.2 M和0.3 M，磷酸盐的浓度均为10 mM，每次加完后静置8 h。
金纳米粒子的制备及表征研究
金纳米粒子的制备及表征研究8四川化工第14卷 2019年第3期金纳米粒子的制备及表征研究王静易中周李自静(红河学院理学院,云南蒙自,661100)摘要以氯金酸为原料,柠檬酸钠为保护剂,成功制备出金纳米粒子,并应用透射电镜和紫外可见分光光度计对该实验样品进行了表征,结果表明此类纳米粒子尺寸均匀、呈球形单分散分布。
关键词:纳米金制备表征1 引言金纳米粒子的制备已经报道了许许多多的方法,其中以柠檬酸盐做稳定剂和还原剂的化学合成是最为经典的。
控制Au(III)和柠檬酸盐的比例,Frens获得了不同尺寸的单分散金纳米粒子,最小粒径为12nm。
这一方法目前已经被广泛使用。
由于柠檬酸盐稳定的Au纳米粒子无细胞毒性,在生物医学领域中具有广泛的应用。
另一方面,人们为获得单分散或更小尺寸具有生物相容性的胶体金纳米粒子,使用壳聚糖、多巴胺、氨基酸、环糊精等做稳定剂和表面修饰的制备研究也有报道[1-4]。
此类报道主要是针对体系中的保护剂做改变,方法类似,但是所制备金纳米颗粒尺寸不是很均匀,分散性较差。
采用柠檬酸钠水溶液体系制备Au纳米粒子,不用加入制备纳米金胶体时常用的高分子聚合物保护剂PVA(聚乙烯醇)、PVP(聚乙烯吡咯烷酮)等,并且柠檬酸钠对人体无毒副作用。
在本研究中提出了一种简单的Au纳米粒子的化学制备方法。
通过对胶体溶液UV Vis吸收光谱和粒子的TEM表征,获得了良好球形和单分散的金纳米粒子,并且尺寸比其他文献所报道的小,平均粒径只有7-8nm。
同时对金纳米粒子成核机理进行了探讨。
[5]2 1 试剂与仪器HAuCl4溶液:用王水溶解99 99%纯金制备;柠檬酸钠(分析纯,天津市化学试剂一厂);水为石英蒸馏器蒸馏的二次水。
仪器:Lambda900UV/VIS/NIR光谱仪(Per kinElmer公司);JEM 2000EX透射电子显微镜。
2 2 Au纳米粒子制备在100mL烧杯中加入30mg柠檬酸钠水溶液,将其加热至95 ,然后将2ml06mg/mlHAuCl4加入水中,保持温度并定容,30分钟后冷却。
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Taton等将这种检测模式用于单核苷酸多态性分析，具体过 Taton等将这种检测模式用于单核苷酸多态性分析，具体过 程如下: 程如下: 针对目的碱基，分别设计四条具有四种不同碱基的 捕获探针; 捕获探针; 按上述流程在支持物上形成由捕获探针、靶基因、 纳米金探针三种成分组成的夹心结构。随后，逐渐升高反应 体系的温度，与目的碱基错配的捕获探针先与靶基因发生变 性，经过冲洗后，靶基因与纳米探针均被洗掉; 性，经过冲洗后，靶基因与纳米探针均被洗掉; 而与目的碱 基配对的捕获探针仍和靶基因及纳米金探针保持夹心结构， 固定在固相支持物上。 因此，当加入银增强液时，存在错配 碱基的固相支持物上无银壳出现，而配对碱基处可见明显的 银壳。
纳米金粒径与等离子吸收峰的关系
纳米金探针的不同检测模式及其在 基因检测中的应用
基因检测主要包括基因序列识别和点突变分析 两大内容。 基因序列识别在基因诊断中具有重要意 义。 点突变检测在诊断遗传性疾病、确定癌基因激 活、抑癌基因失活以及与药物抗性相关的突变中发 挥着重要作用。将纳米金探针应用在基因检测 中，不但可以简化实验步骤，还可大大降低检测成 本。
纳米粒子的光学性质部分依赖于它们在聚合网络中的距离， 当此距离远大于粒子的平均直径时显红色，大致相等时显蓝 色。 杂交能使粒子间距缩短，形成纳米粒子的聚合物，从而 导致体系产生相应的颜色变化。 因此，随着杂交的进行，体 系的颜色将逐渐由红色变成蓝色，根据颜色的变化即可判断 体系中是否含有靶基因。 在该检测模式中，纳米探针比传统 探针具有更好的选择特异性，其检测灵敏度能够达到fmol级。 探针具有更好的选择特异性，其检测灵敏度能够达到fmol级。 Reynolds等采用粒径较大(50nm或100nm)的纳米金探针进 Reynolds等采用粒径较大(50nm或100nm)的纳米金探针进 行基因检测，也取得了较为理想的结果。
比色法进行基因检测的原理
当金颗粒的尺寸降低到纳米量级时，表现出独特的光学和电 学性质。 由于纳米微粒尺寸小，电子能级发生分裂。 能级 之间的间距与粒径大小有关，当能级的间距不同时，具有不 同的等离子共振吸收带，当电子从低能级向高能级跃迁时需 要吸收特定波长的光，导致溶液呈现出不同的颜色。 纳米金 颗粒的尺径越大，吸收谱线越靠近红端。 因此，溶液的颜色 随着粒径的增大而逐渐由红色变成蓝灰色。纳米金粒径与其 等离子吸收峰的关系如图1 等离子吸收峰的关系如图1 所示。而当纳米金粒径分别为 5nm、24.5nm、41nm、71.5nm、 80(含>80)nm时，其溶液 5nm、24.5nm、41nm、71.5nm、 80(含>80)nm时，其溶液 外观颜色分别为橙、橙红、红、紫灰、金色。
纳米金比色法结合等位特异性扩增技术应用于K 纳米金比色法结合等位特异性扩增技术应用于K-ras 基因点突变检测中，能够检测到pmol量级的样品。 基因点突变检测中，能够检测到pmol量级的样品。 这种检测模式无需对探针进行标记，省去了复杂的 探针制作过程，且具有操作简便、快速、结果直观、 实验成本低及无需使用特殊仪器等优点，显示了该 方法在临床检测上的巨大潜力。
实验37 实验37 纳米金的制备与 表征 实验38 纳米金DNA标记 实验38 纳米金DNA标记 及检测
纳米金简介
纳米金，即指金的微 小颗粒，其直径在 1~100nm，具有高电子密 度、介电特性和催化作用， 能与多种生物大分子结合， 且不影响其生物活性。由 氯金酸通过还原法可以方 便地制备各种不同粒径的 纳米金，其颜色依直径大 小而呈红色至紫色。
Mirkin等于1997年提出了一种高特异性的靶基因检测模式。 Mirkin等于1997年提出了一种高特异性的靶基因检测模式。 在该检测模式中，以表面修饰了多条相同序列的寡核苷酸链 的纳米金粒子为探针。 需要用到两种修饰不同寡核苷酸序列 的探针，我们称其中一种为探针1 ，另一种为探针2 。探针1 的探针，我们称其中一种为探针1 ，另一种为探针2 。探针1 和探针2 和探针2 上的寡核苷酸序列不互补，但它们却分别与靶基因 序列的两端互补。 因此，向探针中加入靶基因进行杂交后， 探针1 和探针2 探针1 和探针2 上的寡核苷酸链不仅分别按特定顺序与靶基 因结合，而且形成一个聚合网络，每一个纳米探针上都连接 有多个较短的双链片断。
制备纳米金，主要还 是采用还原剂，如柠檬酸 钠、硼氢化钠等，还原氯 金酸。氯金酸在还原剂作 用下，可聚合成一定大小 的金纳米颗粒，形成带负 电的疏水胶溶液。由于静 电作用而成为稳定的胶体 状态，故称为胶体金。用 还原法可以方便地从氯金 酸制备各种不同粒径、也 就是不同颜色的胶体金。
纳米金标记DNA后可作为纳米金探针进行核 纳米金标记DNA后可作为纳米金探针进行核 酸核算检测。纳米金颗粒随直径的变化会呈现出 不同的颜色，此特征可用于核酸杂交检测。纳米 金标记DNA用于检测是一种具有很高选择性和灵 金标记DNA用于检测是一种具有很高选择性和灵 敏度的新的比色检测多核苷酸的方法，是利用纳 米金标记的寡核苷酸探针和靶序列杂交形成伸展 的金纳米颗粒— 的金纳米颗粒—多核苷酸的多聚网络结构，并由 此引发粒子光学性质的变化，产生多核苷酸的杂 交信号。金纳米粒子在水中形成分散系俗称胶体 金，可以与巯基之间形成很强的Au金，可以与巯基之间形成很强的Au-S共价键这使 得胶体金可与含巯基生物活性分子形成探针，可 用于多种生物体系的检测中。
Байду номын сангаас
液相检测模式及其应用
基于DNA/纳米金三维网络结构的比色检测模 基于DNA/纳米金三维网络结构的比色检测模 式及其应用 基于纳米金颗粒和DNA之间静电相互作用的比 色法检测模式及其应用 纳米金结合电化学分析方法检测DNA
基于DNA/纳米金三维网络结构的 基于DNA/纳米金三维网络结构的 比 色检测模式及其应用
固相检测模式及其应用
Taton等创立了一种将纳米金探针用于识别靶基因的固相检 Taton等创立了一种将纳米金探针用于识别靶基因的固相检 测模式。 该模式采用预化学处理过的普通玻片或硅片等作为 固相支持物。
纳米金探针结合银增强法的固相检测模式
在固相支持物上修饰一段与靶基因序列一端互补的寡核苷酸链，我们称 其为捕获探针; 加入待测样品，与支持物上的捕获探针进行杂交; 其为捕获探针; 加入待测样品，与支持物上的捕获探针进行杂交; 将未 杂交上的核酸洗去; 加入表面修饰了寡核苷酸链的纳米金(13nm)探针， 杂交上的核酸洗去; 加入表面修饰了寡核苷酸链的纳米金(13nm)探针， 该寡核苷酸链序列与靶基因的另一端互补; 该寡核苷酸链序列与靶基因的另一端互补; 纳米金探针与靶基因杂交并 冲洗后，在固相支持物上形成一种由捕获探针、靶基因、纳米金探针三 种成分组成的夹心结构。 最后，在存在靶基因的区域将出现红色斑点。 为了增强检测信号，可以在固相支持物上滴入由坏血酸和硝酸银溶液组 成的银增强液。 由于纳米金颗粒具有催化性，能催化溶液中的Ag+ 还原 由于纳米金颗粒具有催化性，能催化溶液中的Ag+ 成银，被还原出来的银附着在金颗粒的表面形成一层银壳，起到增强信 号的作用。在没有金颗粒的区域，只有极少的银离子存在，从而保证了 银染色的特异性。 信号的强弱与靶基因的量呈正比。 靶基因越多，支 持物表面被固定的纳米金颗粒越多，形成的银壳越厚，检测信号越强。
在正常情况下，纳米金颗粒表面带有负电荷，粒子 之间的静电斥力超过粒子间的范德华力，因此，粒 子之间保持一定的间距，溶液保持稳定状态。 而当 外界条件改变时，例如降低温度，或向其中加入电 解质溶液，均可导致粒子之间发生聚集，从而使其 表面等离子共振吸收带发生红移。 溶液颜色也随着 聚集程度的加强，而逐渐由红色变成蓝色，这就是 采用比色法进行基因检测的基本原理。
纳米金粒子表面修饰 的寡核苷酸和靶基因 杂交引起粒子聚集示 意图
双链DNA的熔解曲线半峰宽(full 双链DNA的熔解曲线半峰宽(full width at half maximum)一般为12ºC 左 maximum)一般为12º 右。 而与纳米金颗粒共价连接的双链DNA，其熔解曲线半峰宽一般只有 而与纳米金颗粒共价连接的双链DNA，其熔解曲线半峰宽一般只有 4ºC左右，且曲线形状更为陡直。 因此，与纳米金颗粒连接的双链DNA 因此，与纳米金颗粒连接的双链DNA 对于由碱基错配引起的变性温度的改变更为敏感[26]。 对于由碱基错配引起的变性温度的改变更为敏感[26]。 据此， 研究人员 将其应用于点突变检测[3,27]; 将其应用于点突变检测[3,27]; 在形成了三维网络结构的体系中，逐渐升 高体系温度，当温度升高到一定程度时，存在错配碱基的双链DNA开始 高体系温度，当温度升高到一定程度时，存在错配碱基的双链DNA开始 变性。 纳米粒子之间的距离随着双链DNA 的变性重新恢复到聚集之前的 纳米粒子之间的距离随着双链DNA 距离(>15nm)，溶液的颜色也逐渐恢复到红色；而完全互补的双链DNA 距离(>15nm)，溶液的颜色也逐渐恢复到红色；而完全互补的双链DNA 在该温度下仍保持稳定状态， 纳米金颗粒之间仍维持一种稳定的三维网 络结构，溶液保持蓝色。 在该检测中，由单个碱基错配引起的颜色变化 非常明显。 因此，可采用该法进行点突变检测。
基于纳米金颗粒和DNA之间静电相互作 基于纳米金颗粒和DNA之间静电相互作 用的比色法检测模式及其应用
Rothberg等设计了一种无需对纳米金颗粒表面进行修饰的基因检测模式，其检测 Rothberg等设计了一种无需对纳米金颗粒表面进行修饰的基因检测模式，其检测 的基本原理: 的基本原理: 纳米金溶液由于粒子间存在静电斥力而保持稳定状态。 当向其中加 入少量的电解质溶液( NaCl溶液) 入少量的电解质溶液(如NaCl溶液)时， 由于电解质溶液能屏蔽掉纳米颗粒之间的 静电斥力，导致粒子间发生聚集，溶液颜色由红色变成蓝色。 单链DNA 与纳米 单链DNA 金颗粒之间由于存在范德华力而能够被吸附到颗粒表面，表面吸附了单链DNA 金颗粒之间由于存在范德华力而能够被吸附到颗粒表面，表面吸附了单链DNA 的纳米金颗粒能在较高浓度的电解质溶液中保持稳定状态; 而双链DNA由于其骨 的纳米金颗粒能在较高浓度的电解质溶液中保持稳定状态; 而双链DNA由于其骨 架中带负电的磷酸根基团(PO4)暴露在外，与表面带负电的纳米金颗粒之间存在 架中带负电的磷酸根基团(PO4)暴露在外，与表面带负电的纳米金颗粒之间存在 静电斥力，不能被吸附到纳米金颗粒表面。 因此，分别向纳米金溶液中加入单 链DNA 或双链DNA 后，再加入一定浓度的盐溶液时，加入了单链DNA 的混合 或双链DNA 后，再加入一定浓度的盐溶液时，加入了单链DNA 液 颜色保持红色; 而加入了双链DNA 颜色保持红色; 而加入了双链DNA 的混合液颜色由红色变成蓝色。 比色法检 测单链 DNA 和 双链DNA 双链 示意图