摘要：本文首次采用高聚物分子poly(2-ethyl-2-oxazoline)作为分离介质，通过设置一定黏度梯度的媒介，在较低的离心力作用下，离心两次即可达到理想分离效果，再结合紫外-可见光谱和透射电镜表征结果，证明了高聚物分子对金纳米棒的分离起到了很好的提纯和富集作用，这也说明此种高聚物是一种很好的分离介质。在此实验中，我们论证了金纳米棒质量和尺寸比对其分离行为的重要影响，首次从实验上证明了在质量相近的情况下，尺寸比的差异对金纳米棒分离提纯起到重要作用，同时也说明速率区带离心可以用于分离质量相近的金纳米棒。总而言之，速率区带离心是一种简单、高效、省时的方法。在此基础之上，我们进一步采用金纳米颗粒作为凝集素亲和色谱基质用于糖型分析。39899
毕业论文关键词：高聚物、金纳米棒、分离、速率区带离心、糖型分析、凝集素亲和色谱
Separation of Gold Nanorods in Polymer Medium through Centrifugation
Abstract: This paper first report that the polymer medium (poly(2-ethyl-2-oxazoline)) can be used to separate the mixtures of the gold nanorods (AuNRs) at lower speed for just two rounds to get ideal results. UV-visible spectroscopic and transmission electron microscopic (TEM) analysis show that the polymer medium offers ability to purify and enrich AuNRs by viscosity gradient. Our experiments demonstrate that the mass and aspect ratio of AuNRs play significant roles in their sedimentation behavior of nanorods during separation, and we first demonstrate that the difference in aspect ratio is an important factor in the process of separation when the mass of AuNRs are similar to each other, which means centrifugation can be extended to the separation of AuNRs in similar mass. In a word, the rate-zonal centrifugation is a simple, highly-efficient and time-saving method to separate and purify the mixtures of gold nanoparticles. Besides, we also realized an Au nanoparticle-based lectin affinity chromatography (LAC) for fast glycoform analysis.
Keywords: Polymer; Gold nanoparticle; Gold nanorod; Separation; Rate-zonal centrifugation; Glycoform analysis; Lectin affinity chromatography
1.前言
近年来，纳米技术越来越受到人们的广泛关注。金纳米粒子独特的物理、化学、光学等性质，在催化、生物医疗等领域发挥着巨大的作用[1-10]。而在目前应用较为广泛的纳米材料中，金纳米棒由于其生物相容性和光学可调节性，使其在生物医疗领域，尤其是在生物传感、生物成像和癌症热疗法领域中成为最具前景和广泛应用的材料之一[11-23]。在活体光声检测领域，应用近红外光谱（NIR）可以更加深入的研究此领域，由于金纳米球的吸收峰位于可见光区域，在活体光声检测领域受到一定限制，而金纳米棒通过调节其尺寸比，其吸收峰位置可以出现在近红外区，因此金纳米棒在此领域应用更具有优势[24-32]。此外，在局部表面等离子体共振（LSPR）传感技术上，由于金纳米棒检测体系折射因子的变化相比于金纳米球、金纳米壳具有更高的灵敏度，比银纳米粒子更具有生物相容性，因而在纳米传感领域上，金纳米棒逐渐成为该领域最为广泛应用的纳米粒子[33-38]。
由于量子尺寸效应，纳米粒子所表现出独特的物理、化学性质与宏观物质不同，依赖于大小和形状[39-42]，因此，纳米粒子的均一性显得至关重要，例如：由于金纳米颗粒依赖于受体介导的网格蛋白内吞作用进入细胞，因此不同尺寸和形状的金纳米颗粒进入细胞内的个数不同，这将对金纳米的毒性评估具有重要的作用，而这也为进一步用于成像、药物传送、治疗应用起到关键作用[43-47]。目前可以通过两种方法来获得尺寸相对均一的纳米粒子：一是在合成过程中通过控制相关合成条件来获得[48-53]；二是合成后通过相关分离技术来获得[54-59]。虽然目前的金纳米合成方法已日趋成熟，但由于合成条件的苛刻等原因致使合成不均一的金纳米粒子，因此分离技术的应用显得十分重要。金纳米棒的分离和提纯技术主要有离心[60-70]、场流技术[71-73]、气体膨胀液体技术[74]、色谱[56]，可以明显看出离心技术应用最为广泛，而且更为重要的是可以使用常规器材即可进行操作。而在离心技术中，速率区带离心通过设置不同浓度的梯度层，利用梯度层之间的黏度或密度差异分离金纳米粒子，而且相比于诱导沉淀离心，不需要诱导沉淀、样品恢复等过程，可简化步骤、节约时间，应用范围也已从金纳米棒的分离延伸到金纳米球[75-79]、金纳米多聚体[79-81]的分离和提纯。作为分离介质，不同浓度梯度层的媒介（如蔗糖[61]、甘油[75,79]、碘克沙醇[76]、高分子聚合物[78]）具有不同密度和黏度，而黏度变化范围越大的媒介可以分离尺寸分布更广的金纳米粒子[78-79]。此外，Whitesides课题组对分离介质的化学、物理性质进行了研究，首次提出通过Brij 35 (a nonionic poly(ethylene oxide)-based surfactant)，poly(2-ethyl-2-oxazoline) (PEOZ)和Ficoll (apolysucrose)三种物质混合配制浓度梯度，可有效调控和分离金纳米棒和金纳米球的混合物[54,82]。本文选取单组份poly(2-ethyl-2-oxazoline) (PEOZ)作为分离介质，相比较多组分高聚物混合配制浓度梯度，单组份高聚物作为媒介影响分离因素较少，只需考虑浓度（或粘度）变化，操作起来更加方便简单，所采用离心力（5500 g）也远小于其文章中报道的16000 g，此外，我们通过实验可以证明单组份分离介质可以广泛用于金纳米粒子球状混合物、球/棒混合物、棒状混合物的分离（图3），使得分离对象的研究范围变宽。 高聚物媒介离心分离金纳米棒:http://www.751com.cn/huaxue/lunwen_40608.html