几种典型纳米材料演示文稿.ppt

几种典型纳米材料演示文稿1页，共145页，星期三一、概述一、概述二、性质二、性质三、制备三、制备四、应用四、应用2页，共145页，星期三一、概述一、概述（一）概念：纳米金是指分散相粒子直径在1150nm之间的金溶胶，是由金盐还原成金后形成的金颗粒悬液又称金溶胶、胶体金或金纳米粒子colloidalgold，nanogold,goldnanoparticle（二）纳米金颗粒结构： 由一个基础金核(原子金)及包围在外的离子层构成，离子层为负离子(AuCl2 2- -)，外层为H+则分散在溶液中呈球形(小颗粒)或椭圆形(大颗粒)3页，共145页，星期三4页，共145页，星期三二、性质二、性质A胶体性质，特别是对电解质敏感，对试验有影响B呈色性：胶体金的光散射性与溶胶颗粒的大小密切相关，一旦颗粒大小发生变化，光散射也随之发生变异，产生肉眼可见的显著的颜色变化小：25nm橙黄色，中：1020nm酒红色，大：3080nm紫红色C光吸收性：胶体金有单一吸收峰，光波在510550nm之间，随颗粒变大而偏向长波长利用这特性，可进行吸光度检测D电子密度高，最早用于电镜检测E密度大，介电常数大(SPR)，生物相容性好(IA)5页，共145页，星期三。

三、制备三、制备柠檬酸三钠法柠檬酸三钠-鞣酸法枸橼酸钠法鞣酸-枸橼酸钠法白 磷 法抗坏血酸法乙醇乙醇-超声波法 硼酸钠法硼酸钠法 （一）、制备方法（一）、制备方法 化学还原法化学还原法6页，共145页，星期三1）取0、01氯金酸(HAuCl4)水溶液100ml加热至沸，搅动下准确加入柠檬酸三钠(Na3C6H5O7.2H2O)水溶液0.7ml，金黄色的氯金酸水溶液在分钟内变为紫红色，2）继续煮沸15分钟，冷却后以蒸馏水恢复到原体积，3）如此制备的金溶胶其可见光区最高吸收峰在535nm，1cm/535=1.12金溶胶的光散射性与溶胶颗粒的大小密切相关，一旦颗粒大小发生变化，光散射也随之发生变异，产生肉眼可见的显著的颜色变化，这就是金溶胶用于免疫沉淀或称免疫凝集试验的基础1、柠檬酸三钠法、柠檬酸三钠法7页，共145页，星期三HAuCl4H2O,100OCCit-Cit-Cit-Cit-Cit-Cit-8页，共145页，星期三胶体金粒径(nm) 1%柠檬酸三钠加入量(ml)胶体金特性 呈色 max162橙色518nm24.51.5橙色522nm411红色525nm71.50.7紫红535nm还原剂用量不同，金颗粒大小也不同还原剂用量不同，金颗粒大小也不同 97.5 0.45 紫灰 240 147 0.3 蓝灰 2209页，共145页，星期三。

2、柠檬酸三钠法、柠檬酸三钠法-鞣酸法鞣酸法1）取4ml柠檬酸三钠，加入05ml鞣酸，05ml25mmo/LK2CO3（体积与鞣酸加入量相等），以双蒸馏水补至溶液最终体积为20ml，加热至60；2）取1ml的HAuCl4，加于79ml双蒸馏水中，水浴加热至60；3）然后迅速将上述柠檬酸鞣酸溶液加入氯金酸溶液中，于此温度下保持一定时间；4）待溶液颜色变成深红色(约需0.51小时)后，将溶液加热至沸腾，保持沸腾5分钟即可改变鞣酸的加入量，制得的胶体颗粒大小不同10页，共145页，星期三1）10nm胶体金粒的制备：取0.01HAuCl4水溶液100ml，加入1枸橼酸三钠水溶液3ml，加热煮沸30min，冷却至4，溶液呈红色2）15nm胶体金颗粒的制备：取0.01HAuCl4水溶液100ml，加入1枸橼酸三钠水溶液2ml，加热煮沸15min30min，直至颜色变红冷却后加入0.1Mol/LK2CO30.5ml，混匀即可3）15nm、18nm20nm、30nm或50nm胶体金颗粒的制备：取0.01HAuCl4水溶液100ml，加热煮沸根据需要迅速加入1枸橼酸三钠水溶液4ml、2.5ml、1ml或0.75ml，继续煮沸约5min，出现橙红色。

这样制成的胶体金颗粒则分别为15nm、1820nm、30nm和50nm.3、枸橼酸三钠法、枸橼酸三钠法11页，共145页，星期三1）A液：1HAuCl4水溶液1ml加入79ml双馏水中混匀2）B液：1枸橼酸三钠4ml，1鞣酸0.7ml0.1Mol/LK2CO3液0.2ml，混合，加入双馏水至20ml.3）将A液、B液分别加热至604）在电磁搅拌下迅速将B液加入A液中，溶液变蓝，继续加热搅拌至溶液变成亮红色此法制得的金颗粒的直径为5nm.如需要制备其它直径的金颗粒，则按表15-1所列的数字调整鞣酸及K2CO3的用量4、枸橼酸三钠、枸橼酸三钠-鞣酸法鞣酸法12页，共145页，星期三金粒直径（nm）A液B液1HAuCl4双馏水1枸橼酸三钠0.1Mol/LK2CO31鞣酸双馏水517940.200.7015.101017940.0250.1015.8751517940.00250.0115.9875鞣酸鞣酸-枸橼酸钠还原法试剂配制表枸橼酸钠还原法试剂配制表 13页，共145页，星期三二）、注意事项（二）、注意事项方方 法法 金颗粒直径金颗粒直径白白 磷磷 法法 512nm512nm抗坏血酸法抗坏血酸法 813nm813nm枸橼酸钠法枸橼酸钠法 1695nm1695nm柠檬酸钠法柠檬酸钠法 16147nm16147nm乙醇乙醇- -超声波法超声波法 610nm610nm硼酸钠法硼酸钠法 25nm25nm鞣酸鞣酸- -枸橼酸钠法枸橼酸钠法 15nm15nm 还原剂不同，胶体金颗粒大小及特性不同还原剂不同，胶体金颗粒大小及特性不同还原剂相同但用量不同，金颗粒大小也不同还原剂相同但用量不同，金颗粒大小也不同14页，共145页，星期三。

一般一般5nm5nm以下适用于组化法以下适用于组化法AgAg、AbAb检测检测 520nm520nm适用于适用于标记体液中标记体液中AgAg、AbAb检测，检测， 20nm20nm以上适用于免疫沉淀试验以上适用于免疫沉淀试验不同直径的胶体金有不同的适用范围不同直径的胶体金有不同的适用范围制备过程中不能使用金属容器，因氯金酸对金属有强烈的腐蚀性另外由于氯金酸极易吸潮，应注意试剂保存金颗粒容易吸附于电极上使之堵塞，所以不能用pH电极直接测定金溶液的pH值应应选选用缓冲容量足够大的缓冲液(例如PEG20000液)稳定胶体金后再测定或保存要得到大小更均匀的胶体金颗粒，可采用甘油或蔗糖密度梯度离心胶体金具有很高的动力学稳定性，在稳定因素不受破坏时自身凝聚极慢，可放置数年影响因素有：电解质、溶胶浓度、pH、温度15页，共145页，星期三1成核过程成核过程成核过程是液相纳米晶体生长的起始过程晶体生长过程主要分为成核控制成核控制和扩散控制扩散控制对于很小的晶体，可可能能不不存存在在位位错错或或其其它它缺缺陷陷，生长是由分子或离子一层一层地沉积进行的因此，对于成核控制的晶体生长，成核速率可看作是晶体生长速率。

当晶体的某一层长到足够大时，溶溶液液中中的的离离子子在在完完整整表表面面上上不不能能找找到到有有效效吸吸附附点点而而使使晶晶体体的的生生长长停停止止，这时，单个表面晶核和溶液之间形成不稳定状态三）、形成过程（三）、形成过程16页，共145页，星期三2生长过程生长过程生长阶段一般是扩散控制机理扩散控制机理从溶液相中生长出晶体，首要的问题是溶溶质质必必须须从从过过饱饱和溶液中运送到晶核表面，并按照晶体结构排列和溶液中运送到晶核表面，并按照晶体结构排列若这种运送受速率运送受速率控制，则扩散和对流扩散和对流将会起重要作用当晶体粒度不大于10m时，在正常重力场或搅拌速率很低的情况下，晶体的生长机理为扩散控制机理晶体的生长机理为扩散控制机理17页，共145页，星期三在生长过程中反应主要在动力学生长和热力学生长动力学生长和热力学生长的平衡下进行当反应温度较高，单体浓度低时，反应基本受热力学生受热力学生长控制长控制；而当反应温度低，单体浓度高时，反应受动力学生长控制动力学生长控制动力学生长动力学生长动力学生长动力学生长过程中影响晶体生长的主要有五个因素：过程中影响晶体生长的主要有五个因素：晶体内在表面能晶体内在表面能晶体内在表面能晶体内在表面能( (和动力学能垒和动力学能垒G G直接相关直接相关) )，反应温度反应温度反应温度反应温度，前驱液单体浓度前驱液单体浓度前驱液单体浓度前驱液单体浓度，修饰基分子和反应时间修饰基分子和反应时间修饰基分子和反应时间修饰基分子和反应时间。

18页，共145页，星期三四、应用四、应用（一）（一）胶体金标记技术胶体金标记技术（二）（二）增强表面等离子体共振检测增强表面等离子体共振检测（SPR）（三）（三）表面增强拉曼散射检测（表面增强拉曼散射检测（SERS）（四）（四）增强电化学中压电检测信号（增强电化学中压电检测信号（QCM）19页，共145页，星期三一）胶体金标记技术（一）胶体金标记技术l 免疫胶体金技术免疫胶体金技术 是以胶体金作为示踪标志物应用于抗原抗体的一种新型的免疫标记技术l 胶体金标记胶体金标记 实质上是蛋白质等高分子被吸附到胶体金颗粒表面的包被过程 一些概念一些概念20页，共145页，星期三1939-雏形 Kausche等把烟草花叶病毒吸附到金颗粒上在电子显微镜下观察金离子呈高电子密度1971-作为标记物应用于免疫组织化学研究 Faulk等首先将兔抗沙门菌抗血清与胶体金颗粒结合，用直接免疫细胞化学技术检测沙门菌的表面抗原1974-实现间接免疫金染色法 Romano将胶体金标记到马抗人的IgG上，实现了间接免疫金染色法 胶体金技术发展胶体金技术发展21页，共145页，星期三快速免疫金渗滤法快速免疫金渗滤法(colloidal gold immuofiltration assay , GIFA)即穿流式(flowthrough)的固相膜免疫测定。

主要由两部分组成：膜渗滤装置和标记结合物前者为一塑料小盒，其中填满吸水性物质，面上紧贴放置一片吸附有抗体(以双抗体夹心法测抗原为例)的硝酸纤维膜，标记结合物为免疫金A A：金标记抗体：金标记抗体B B：标本中的抗原：标本中的抗原C C：包被抗体：包被抗体DD：NCNC膜膜E E：吸水材料：吸水材料F F：塑料盒：塑料盒 胶体金技术类型胶体金技术类型22页，共145页，星期三 l免疫层析法免疫层析法(colloidal gold immunochromatogra-phy，GICA)是继GIFA之后发展起来的另一种固相膜免疫测定，与GIFA利用微局限性膜的过滤性能不同，免疫层析法中滴加在膜一端的样品溶液受膜的毛细管作用(基于层析作用的横流（lateralflow）)向另一端移动移动过程中被分析物与固定在膜上某一区域的受体(抗原或者抗体)结合而被固相化，无关物质则越过该区域而被分离，然后通过标记物显色来判定试验结果，以胶体金为标记物的实验称为胶体金免疫层析试验23页，共145页，星期三胶胶体体金金免免疫疫色色谱谱试试纸纸加样区加样区反应区反应区吸附区吸附区将经由加样区而来的剩余的样品、胶体金将经由加样区而来的剩余的样品、胶体金 吸附在其中。

该区提供色谱分析的动力吸附在其中该区提供色谱分析的动力样品垫样品垫加样区加样区胶金垫胶金垫与样品中待测物反应与样品中待测物反应玻璃纤维素玻璃纤维素硝酸纤维素膜硝酸纤维素膜检测线检测线检测此处抗原检测此处抗原/体与胶体金的反应体与胶体金的反应质控线质控线检测胶体上包被蛋白的活性检测胶体上包被蛋白的活性滤纸或类似吸水纸的材料滤纸或类似吸水纸的材料24页，共145页，星期三双抗体夹心法双抗体夹心法竞争抗体法竞争抗体法阳性阳性阴性阴性阳性阳性阴性阴性无效无效25页，共145页，星期三u样品垫(Sample pad)： 玻璃纤维、聚酯膜、纤维素滤纸、无纺布等多种材质，多种规格，批间稳定u作用： 减缓样品渗透速度，有利于样品在结合垫上均匀分布； 去除样品中杂质颗粒； 调节样品液pH值或。