反應(yīng)條件對(duì)配體交換法制備納米粒子的影響及其在比色檢測(cè)中的應(yīng)用

楊　冬

(陜西科技大學(xué) 化學(xué)與化工學(xué)院， 陜西 西安　710021)

?

反應(yīng)條件對(duì)配體交換法制備納米粒子的影響及其在比色檢測(cè)中的應(yīng)用

楊冬

(陜西科技大學(xué) 化學(xué)與化工學(xué)院， 陜西 西安710021)

摘要：納米粒子具有極高的比表面積、過(guò)剩的表面自由能，極易相互靠近產(chǎn)生團(tuán)聚，對(duì)納米粒子進(jìn)行表面修飾及生物功能化是其在生物醫(yī)藥領(lǐng)域應(yīng)用的前提條件.利用Au-S間的強(qiáng)親合性，可在CTAB-Fe3O4/Au納米粒子表面發(fā)生配體交換反應(yīng)，制備MUA-Fe3O4/Au納米粒子，而配體交換反應(yīng)條件對(duì)表面修飾效果可產(chǎn)生直接影響.本文對(duì)比了兩種不同反應(yīng)條件制備的MUA-Fe3O4/Au納米粒子的膠體分散穩(wěn)定性，并在表面偶聯(lián)兔IgG，構(gòu)建得到了兩種免疫探針，且在液相體系中檢測(cè)對(duì)應(yīng)的羊抗兔IgG抗體.結(jié)果表明，長(zhǎng)時(shí)(24 h)水浴超聲反應(yīng)可以得到更好的配體交換效果，且在比色檢測(cè)中具有更高的靈敏度和更快的檢測(cè)速度.

關(guān)鍵詞：配體交換法； 分散穩(wěn)定性； 比色檢測(cè)； 金磁納米微粒

0引言

貴金屬納米粒子，尤其金、銀納米粒子，其富集的表面等離子體與光輻射共振時(shí)，會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)的光吸收和散射，被稱為表面等離子體共振(Localized Surface Plasmon Resonance, LSPR)現(xiàn)象[1].基于這種LSPR現(xiàn)象，可將標(biāo)記有生物分子的貴金屬納米粒子用于液相體系中靶標(biāo)物的檢測(cè)，即比色檢測(cè).將納米粒子用于生物標(biāo)記前，要求納米粒子必須具有良好的水分散穩(wěn)定性及適于下游應(yīng)用的表面特性，因此對(duì)納米粒子表面進(jìn)行修飾是生物醫(yī)藥領(lǐng)域應(yīng)用的前提[2].

配體交換法是指用與納米粒子表面親合作用更強(qiáng)的配體分子取代表面原有吸附分子，從而為納米粒子提供新的表面基團(tuán)或更好的分散穩(wěn)定性的方法.該種方法具有靈活、便利的特點(diǎn).由于Au-S的強(qiáng)親合力，基于配體交換，巰基化分子已被廣泛用于Au納米粒子的表面修飾及表面功能化[3].

金磁納米微粒(以下簡(jiǎn)稱“金磁微粒”)是指具有金殼磁性核心的復(fù)合納米粒子，由于兼具納米金的獨(dú)特光學(xué)性質(zhì)及磁性粒子在外加磁場(chǎng)中的磁響應(yīng)性，因而在多個(gè)領(lǐng)域諸如磁性分離與純化、生物傳感、免疫檢測(cè)及磁導(dǎo)靶等中的應(yīng)用具有潛在可能性[4].由于金磁納米微粒的復(fù)雜表面特性及高表面能，在生物標(biāo)記過(guò)程中易產(chǎn)生團(tuán)聚，進(jìn)而發(fā)生沉降，限制了更深層次的應(yīng)用.在前期工作中，本研究已經(jīng)采用配體交換法得到了分散穩(wěn)定性良好的金磁微粒.本文則通過(guò)實(shí)驗(yàn)和理論相結(jié)合方法，分析了配體交換法的反應(yīng)條件對(duì)納米粒子的分散穩(wěn)定性的影響，并將制備的納米粒子應(yīng)用于液相體系中蛋白質(zhì)分子的比色檢測(cè).

1實(shí)驗(yàn)部分

1.1試劑與儀器

(1)主要試劑：碳二亞胺(EDC，Sigma-Aldrich);CTAB-Fe3O4/Au納米粒子(實(shí)驗(yàn)室自制)；巰基化十一烷酸(MUA,Sigma-Aldrich)；兔IgG(RIgG,杰一生物技術(shù)有限公司)；羊抗兔IgG(GAR-IgG,杰一生物技術(shù)有限公司)；羊抗鼠IgG(GAM-IgG,杰一生物技術(shù)有限公司).

(2)主要儀器：磁力攪拌器(德國(guó)IKA)；超聲波清洗機(jī)(寧波新芝技術(shù)有限公司)；透射電子顯微鏡(TEM H600型，日本日立)；紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)(UV-Vis UV-2550型，日本島津)；激光動(dòng)態(tài)光散射儀(DLS ZS-nano型，英國(guó)Malvern)；X射線光電子能譜(XPS ESCAPH1600型，美國(guó)Physical Electronics)；移液器(德國(guó)Eppendorf).

1.2配體交換法制備MUA-Fe3O4/Au納米粒子

MUA溶液的配制：準(zhǔn)確稱取0.436 0 g的MUA，置于100 mL燒杯中，加入50 mL乙醇溶解，將溶液轉(zhuǎn)至100 mL容量瓶中，用乙醇清洗燒杯三次后將乙醇倒入容量瓶中，最后定容至100 mL，室溫下放置備用，現(xiàn)用現(xiàn)配.

方法1：取1 mL的CTAB-Fe3O4/Au納米粒子溶液(2.5 mg/mL)，加入100μL、200μL及300μL的MUA溶液(20 mM)超聲并攪拌24 h.

方法2：取1 mL的CTAB-Fe3O4/Au納米粒子溶液(2.5 mg/mL)，加入100μL、200μL及300μL的MUA溶液(20 mM)，60 ℃水浴超聲30 min，冷卻至室溫再超聲反應(yīng)3 h.

反應(yīng)結(jié)束后，磁性分離去上清，洗滌三次，除去多余的MUA分子，以1 mmol/L的MUA溶液重懸，并避光保存.

1.3表面特性及穩(wěn)定性表征

將納米粒子溶液過(guò)夜干燥，制得粉末狀樣品,采用XPS分析，表征納米粒子表面元素組成及元素價(jià)態(tài)，用以判斷配體交換反應(yīng)所得納米粒子的表面組成.

將上述兩種方法制備得到的納米粒子，包括MUA1-Fe3O4/Au納米粒子和MUA2-Fe3O4/Au納米粒子等，分別加入2 mL的溶液中，包括有超純水、NaCl溶液(I=20 mmol/L,pH 7.0)及PB×1(pH 7.2)緩沖液等，靜置過(guò)夜后，采用UV-Vis光譜掃描其特征峰位的變化，以確定其穩(wěn)定性及表面特性.

1.4比色檢測(cè)研究

將1 mg的納米粒子加入1×PB緩沖液中平衡，加入20μL的EDC (5 mg/mL，現(xiàn)用現(xiàn)配)溶液活化20 min，加入RIgG反應(yīng)1 h.為防止非特異性作用的發(fā)生，偶聯(lián)反應(yīng)結(jié)束后，以封閉緩沖液反應(yīng)1 h，然后進(jìn)行磁性分離，棄去上清，洗滌兩次，將偶聯(lián)得到的免疫探針重懸1×PB緩沖液(含有1% 的BSA)，于4 ℃保存?zhèn)溆?取反應(yīng)前抗體溶液，及反應(yīng)后磁分得到的上清液和第一次的洗滌液，分別測(cè)定其蛋白含量，計(jì)算偶聯(lián)率.

將標(biāo)記RIgG的免疫探針加入到含有對(duì)應(yīng)抗體GAR-IgG的系列溶液中，其濃度為10～100 nmol/L,于37 ℃搖床溫育30 min，觀察溶液顏色，并以UV-Vis測(cè)定其LSPR峰位的變化，確定檢測(cè)靈敏度.為檢測(cè)特異性，可在對(duì)照組實(shí)驗(yàn)中加入GAM-IgG，同樣地觀察溶液顏色及檢測(cè)LSPR峰位的變化.

2結(jié)果與討論

2.1形貌表征和表面特性分析

配體交換法進(jìn)行表面修飾的原理可參考前期研究工作.采用表面活性劑CTAB預(yù)分散的納米粒子具有單純的Fe3O4@Au核殼結(jié)構(gòu)[5]，如圖1(a)所示，其DLS分析如圖1(b)所示，其平均水合粒徑為32 nm，表面電荷量為22.5±4 mV.

(a)TEM照片

(b)粒徑分布圖圖1　CTAB-Fe3O4/Au納米粒子的表征結(jié)果

CTAB對(duì)Au納米粒子和Au納米棒的穩(wěn)定機(jī)理已經(jīng)得到比較廣泛地認(rèn)可[6].即CTAB在負(fù)電荷表面的Au納米粒子和Au納米棒表面形成雙層結(jié)構(gòu)，這是因?yàn)镃TAB具有C16的疏水碳鏈以及帶有正電荷的親水極性頭，而Au納米粒子和Au納米棒表面帶有負(fù)電荷，所以極性頭與材料表面直接通過(guò)靜電作用結(jié)合，疏水鏈段重疊，將另一層CTAB分子的極性頭指向溶液，從而起到了很好的穩(wěn)定作用.

(a)UV-Vis吸收光譜

(b)洗滌三次后的TEM照片圖2　CTAB-Fe3O4/Au納米粒子受洗滌作用的影響

由于復(fù)合微粒的表面Au殼的存在，CTAB-Fe3O4/Au納米粒子的LSPR特征峰位于532 nm處(如圖2所示)，其峰位不但與納米粒子的分散性有關(guān)，還與納米粒子表面的狀態(tài)有直接關(guān)系.但這種以表面活性劑修飾得到的納米粒子并不能滿足后續(xù)應(yīng)用的要求.當(dāng)遇到多次洗滌(n≥3)時(shí)，CTAB易從納米粒子表面被洗脫，這是因?yàn)镃TAB在核殼Fe3O4/Au納米粒子表面的吸附與溶液中游離的CTAB分子處于動(dòng)態(tài)平衡[7]，當(dāng)溶液中的游離CTAB大大減少時(shí)，吸附于納米粒子表面的CTAB就會(huì)發(fā)生脫附，重新進(jìn)入溶液中，以建立新的相平衡狀態(tài)，從而導(dǎo)致了納米粒子表面CTAB的吸附量下降、表面荷電量下降、靜電斥力受到破壞，進(jìn)而引起納米粒子的團(tuán)聚.在洗滌過(guò)程中，用UV-Vis掃描CTAB-Fe3O4/Au納米粒子的可見(jiàn)吸收光譜可知，隨著洗滌次數(shù)的增加，會(huì)表現(xiàn)出峰強(qiáng)下降(如圖2所示).當(dāng)洗滌次數(shù)超過(guò)三次時(shí)，峰強(qiáng)急劇下降，其峰位也會(huì)紅移向長(zhǎng)波方向,這表明納米粒子的穩(wěn)定性下降及單分散納米粒子數(shù)目的減少，即團(tuán)聚體的產(chǎn)生.

生物及醫(yī)藥領(lǐng)域適用的納米粒子，往往需要在生理緩沖液中保持良好的分散性及穩(wěn)定性.巰基化試劑可與Au形成牢固的結(jié)合作用.為引入合適的生物分子偶聯(lián)位點(diǎn)，巰基化試劑除含有S的一端可與Au表面產(chǎn)生更強(qiáng)的作用力外，另一端往往為功能化基團(tuán)，其便于后續(xù)生物分子的引入.因此，可采用配體交換法對(duì)CTAB-Fe3O4/Au納米粒子進(jìn)行表面修飾，以增加納米粒子的穩(wěn)定性及引入合適的生物偶聯(lián)位點(diǎn)，從而探索反應(yīng)條件對(duì)配體交換效果的影響，以制備出最適用于液相體系比色檢測(cè)用的金磁復(fù)合微粒.

巰基化十一烷酸(MUA)用于配體交換反應(yīng)常見(jiàn)報(bào)道[8,9]，其配體交換的反應(yīng)條件選定為兩種：第一種方法是長(zhǎng)時(shí)的水浴超聲，而第二種方法為短時(shí)高溫超聲后再常溫下反應(yīng)3 h.圖3所示為兩種反應(yīng)條件下制備的MUA-Fe3O4/Au納米粒子的TEM照片，其復(fù)合微粒呈球狀，分散性良好，平均粒徑為42 nm.

(a)方法1

(b)方法2圖3　兩種配體交換法制備的MUA-Fe3O4/Au納米粒子的TEM照片

配體交換反應(yīng)中，針對(duì)MUA的用量進(jìn)行了優(yōu)化.在1 mL反應(yīng)體系中分別加入100μL、200μL及300μL的MUA溶液(20 mmol/L).反應(yīng)結(jié)束后，用UV-Vis光譜掃描(如圖4所示).結(jié)果表明，在兩種反應(yīng)條件下，當(dāng)CTAB-Fe3O4/Au納米粒子中加入200μL的MUA時(shí)，其光強(qiáng)最大且特征峰位最小，可得到最佳的反應(yīng)產(chǎn)物.

相對(duì)于方法2制備得到的MUA2-Fe3O4/Au納米粒子，方法1的反應(yīng)產(chǎn)物中出現(xiàn)了少量的黑色沉淀，且MUA1-Fe3O4/Au納米粒子的吸收峰強(qiáng)度顯著減少，其特征峰峰位卻并未產(chǎn)生明顯的紅移.這表明長(zhǎng)時(shí)水浴超聲會(huì)導(dǎo)致一部分納米粒子出現(xiàn)團(tuán)聚，但未團(tuán)聚的納米粒子在溶液中依然具有良好的分散穩(wěn)定性.

(a)方法1

(b)方法2圖4　不同MUA溶液加入量制備得到的MUA-Fe3O4/Au納米粒子的UV-Vis光譜

為表征MUA與納米粒子表面發(fā)生的相互作用，可將制備的MUA-Fe3O4/Au納米粒子溶液置于外加磁場(chǎng)中，磁性分離去除上清，再重懸于水溶液中，重復(fù)洗滌過(guò)程三次;將固體納米粒子過(guò)夜干燥，采用XPS來(lái)分析納米粒子表面的特征基團(tuán)及表面元素價(jià)態(tài)含量.

如圖5所示，配體交換反應(yīng)后，MUA-Fe3O4/Au納米粒子的XPS圖譜上出現(xiàn)了S2p譜峰(162.0 eV)，表明在納米粒子表面的確有巰基吸附，且形成Au-S鍵，產(chǎn)生了化學(xué)吸附；N1s峰(402.05 eV)在MUA-Fe3O4/Au納米粒子的XPS譜圖上并沒(méi)有消失，只是顯著減弱，說(shuō)明這種配體交換反應(yīng)是部分交換.針對(duì)S2p與N1s元素分析的結(jié)果表明， MUA1-Fe3O4/Au納米粒子的S∶N=53∶47，而MUA2-Fe3O4/Au納米粒子的S∶N=37∶43，其配體交換的程度不相同.

如圖6所示，將制備的MUA-Fe3O4/Au納米粒子加入中性緩沖液及鹽溶液靜置過(guò)夜后，采用UV-Vis掃描光譜，觀察其光吸收強(qiáng)度及特征峰位的變化.從圖6可以看出，配體交換后的納米粒子在緩沖液中可以保持良好的分散穩(wěn)定性，但分散于鹽溶液中，出現(xiàn)了光強(qiáng)大幅減小，峰形展寬且特征峰位紅移的現(xiàn)象，這表明納米粒子已經(jīng)產(chǎn)生了團(tuán)聚.因此，配體交換得到的納米粒子僅適用于緩沖液分散體系，這對(duì)于后續(xù)生物分子在緩沖體系中的偶聯(lián)是十分有利的.

圖5　配體交換前后CTAB-Fe3O4/Au納米粒子與MUA-Fe3O4/Au納米粒子的XPS圖譜

圖6　MUA-Fe3O4/Au納米粒子分散于不同溶液中的UV-Vis光譜

2.2MUA-Fe3O4/Au納米粒子在比色檢測(cè)中的應(yīng)用

MUA-Fe3O4/Au納米粒子表面具有的羧基為后續(xù)生物功能化提供了偶聯(lián)位點(diǎn)，通過(guò)EDC作為連接子，可將蛋白質(zhì)、抗體及胺基化分子偶聯(lián)在金磁微粒的表面，構(gòu)建適用于蛋白質(zhì)分子檢測(cè)用的MUA-Fe3O4/Au納米探針.

如圖7所示，MUA1-Fe3O4/Au納米粒子在偶聯(lián)抗體IgG前后，其平均粒徑從87 nm增大到106 nm；MUA2-Fe3O4/Au納米粒子的粒徑從86 nm 增大到101 nm.兩種方法制備的納米粒子粒徑相差不大，而偶聯(lián)后的粒徑卻出現(xiàn)了5 nm的差異，這與其偶聯(lián)量的差異有關(guān).

以Lowry法來(lái)進(jìn)行蛋白質(zhì)定量[10]，對(duì)比偶聯(lián)前后溶液的上清中的蛋白質(zhì)含量的變化，即可得到偶聯(lián)率.其計(jì)算方法為：

偶聯(lián)量=偶聯(lián)率×mprotein

其中：Apre、Apost、Awash分別為偶聯(lián)前、偶聯(lián)后及清洗液上清中的蛋白質(zhì)定量的光吸收度；mprotein為加入蛋白質(zhì)的質(zhì)量.

(a)方法1

(b)方法2圖7　兩種方法制備的MUA-Fe3O4/Au納米粒子的粒徑分布圖

計(jì)算結(jié)果表明，MUA1-Fe3O4/Au納米粒子偶聯(lián)兔IgG的偶聯(lián)量可以達(dá)到58μg/mg粒子，而相同條件下，MUA2-Fe3O4/Au納米粒子為34μg/mg粒子，兔IgG的平均分子量為160 KDa，是納米級(jí)的大分子.因此，偶聯(lián)后粒徑的增大與兔IgG在表面上的偶聯(lián)差異是相符的[11-13].

MUA-Fe3O4/Au-兔IgG探針的免疫活性，可通過(guò)在液相中與對(duì)應(yīng)的抗體，即羊抗兔IgG(GAR-IgG)發(fā)生反應(yīng)，而引起探針溶液顏色的變化或出現(xiàn)特征峰位移動(dòng)而得到印證[14,15].在液相中，羊抗兔IgG分子與所有抗體類似，具有Y型結(jié)構(gòu)，Y型的兩個(gè)頂點(diǎn)是對(duì)應(yīng)抗原的結(jié)合區(qū)域.當(dāng)標(biāo)記于Fe3O4/Au納米粒子表面上的羊抗兔IgG分子遇到抗原兔IgG時(shí)，由于抗原抗體作用，每個(gè)兔IgG分子會(huì)特異性地結(jié)合兩個(gè)羊抗兔IgG-金磁免疫探針，得到微粒-抗體-二抗-抗體-微粒的交聯(lián)產(chǎn)物，由于抗體分子也介于納米尺度，從而Fe3O4/Au納米粒子得以靠近、團(tuán)聚、產(chǎn)生LSPR變化，或者溶液的顏色由酒紅色轉(zhuǎn)變?yōu)樗{(lán)紫色.當(dāng)溶液中不含有對(duì)應(yīng)的抗原時(shí)，如含有BSA或者鼠IgG時(shí)，無(wú)法形成交聯(lián)產(chǎn)物，F(xiàn)e3O4/Au納米粒子無(wú)法靠近，不會(huì)產(chǎn)生LSPR變化，其溶液的顏色也會(huì)保持酒紅色不變.

(a)MUA1-Fe3O4/Au-RIgG探針

(b)MUA2-Fe3O4/Au-RIgG探針圖8　用于靶抗體GAR-IgG檢測(cè)時(shí)掃描的系列UV-Vis光譜

Fe3O4/Au納米粒子構(gòu)建的免疫探針實(shí)現(xiàn)比色檢測(cè)的反應(yīng)靈敏度,可采用特征峰位的移動(dòng)來(lái)判斷.如圖8所示，MUA1-Fe3O4/Au-兔IgG免疫探針與50 nmol/L的二抗羊抗兔IgG作用30 min，其特征峰位紅移33 nm；而在相同的反應(yīng)條件下，使用MUA2-Fe3O4/Au-兔IgG免疫探針時(shí)，其紅移量為23 nm.可見(jiàn)，MUA1-Fe3O4/Au-RIgG免疫探針與抗原反應(yīng)時(shí)表現(xiàn)出了更靈敏的反應(yīng)[16,17].

為進(jìn)一步證實(shí)這種LSPR峰位的移動(dòng)的確來(lái)自于探針與待測(cè)物間的特異性交聯(lián)反應(yīng)，可在反應(yīng)時(shí)設(shè)立的對(duì)照實(shí)驗(yàn)中，將另一種二抗羊抗鼠IgG(Goat Anti-mouse IgG,GAM-IgG)及牛血清蛋白(BSA)作為待檢測(cè)物，分別與MUA1-Fe3O4/Au-兔IgG免疫探針及MUA2-Fe3O4/Au-兔IgG免疫探針發(fā)生作用.恒溫反應(yīng)30 min后，兩種探針的特征峰未出現(xiàn)紅移(如圖9所示，為GAM-IgG作待測(cè)物時(shí)的檢測(cè)結(jié)果)，這表明兩種抗體探針雖然具有不同的檢測(cè)靈敏度，但與待測(cè)物的反應(yīng)均是高度特異性的.

(a)MUA1-Fe3O4/Au-RIgG探針

(b)MUA2-Fe3O4/Au-RIgG探針圖9　用于特異性檢測(cè)的UV-Vis光譜

3結(jié)論

配體分子MUA的引入,不但可以為納米粒子提供偶聯(lián)過(guò)程中的分散穩(wěn)定性，而且表面羧基是后續(xù)生物分子偶聯(lián)所需的功能化基團(tuán).由于金磁微粒的復(fù)雜表面特性，在進(jìn)行配體交換反應(yīng)時(shí)需要提供更多的能量及更長(zhǎng)的反應(yīng)時(shí)間.反應(yīng)條件的不同導(dǎo)致了表面配體含量差異，24 h的水浴超聲所得的納米粒子表面可偶聯(lián)更多的抗體分子，從而在后續(xù)靶抗體檢測(cè)中得到了良好的檢測(cè)特異性、更高的檢測(cè)靈敏度及更快的檢測(cè)速度.

參考文獻(xiàn)

[1] Roy S,Dixit C K,Gandhiraman R,et al.Protein integrated,functionally active silver nanoplanar structures for enhanced SPR[J].The Journal of Physical Chemistry C,2013,117(6):3 078-3 083.

[2] Sperling R A,Parak W J.Surface modification,functionalization and bioconjugation of colloidal inorganic nanoparticles[J].Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical,Physical and Engineering Sciences,2010,368(1915):1 333-1 383.

[3] You H,Wang W,Yang S.A universal rule for organic ligand exchange[J].ACS Applied Materials & Interfaces.,2014,6(21):19 035-19 040.

[4] Chaffin E A,Bhana S,O Connor R T,et al.Impact of core dielectric properties on the localized surface plasmonic spectra of gold-coated magnetic core-shell nanoparticles[J].The Journal of Physical Chemistry B,2014,118(49):14 076-14 084.

[5] 楊冬,馬建中,高敏,等.金磁納米微粒表面蛋白偶聯(lián)率的測(cè)定[J].陜西科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2014,32(5):86-90.

[6] Smith D K,Miller N R,Korgel B A.Iodide in CTAB prevents gold nanorod Formation[J].Langmuir,2009,25(16):9 518-9 524.

[7] Smith D K,Korgel B A.The importance of the CTAB surfactant on the colloidal seed-mediated synthesis of gold nanorods[J].Langmuir,2008,24(3):644-649.

[8] Wijaya A,Hamad Schifferli K.Ligand customization and DNA functionalization of gold nanorods via round-trip phase transfer ligand exchange[J].Langmuir,2008,24(18):9 966-9 969.

[9] Saha A,Basiruddin S K,Pradhan N,et al.Ligand exchange approach in deriving magnetic-fluorescent and magnetic-plasmonic hybrid nanoparticle[J].Langmuir,2010,26(6):4 351-4 356.

[10] Winters A L,Minchin F R.Modification of the lowry assay to measure proteins and phenols in covalently bound complexes[J].Analytical Biochemistry,2005,346(1):43-48.

[11] Yuan W,Li C M.Direct modulation of localized surface plasmon coupling of Au nanoparticles on solid substrates via weak polyelectrolyte-mediated layer-by-layer self-assembly[J].Langmuir,2009,25(13):7 578-7 585.

[12] Liu X,Dai Q,Austin L,et al.A one-step homogeneous immunoassay for cancer biomarker detection using gold nanoparticle probes coupled with dynamic light scattering[J].Journal of the American Chemical Society,2008,130(9):2 780-2 782.

[13] Kaur K,Forrest J A.Influence of particle size on the binding activity of proteins adsorbed[J].Langmuir,2012,28:2 736-2 744.

[14] Yang D,Ma J, Gao M.Suppression of composite nanoparticle aggregation through steric stabilization and ligand exchange for colorimetric protein detection[J].RSC Advances,2013,3(25):9 681-9 686.

[15] Jiang T,Liu R,Huang X,et al.Colorimetric screening of bacterial enzyme activity and inhibition based on the aggregation of gold nanoparticles[J].Chemical Communication,2009(15):1 972-1 974.

[16] Yang D,Ma J,Peng M,et al.Building nano SPR biosensor systems based on gold magnetic composite nanoparticles[J].Journal of Nanoscience and Nanotechnology,2013,13:5 485-5 492.

[17] Liu J M,Li F M,Lin L P,et al.A colorimetric probe for online analysis of sulfide based on the red shifts of longitudinal surface plasmon resonance absorption resulting from the stripping of gold nanorods[J].Analytica Chimica Acta,2011,708:130-133

Effect of reaction condition on nanoparticles modified by

ligand exchange and application of nanoparticle

in colorimetric protein detection

YANG Dong

(College of Chemistry and Chemical Engineering, Shaanxi University of Science & Technology, Xi′an 710021, China)

Abstract:Because of high specific surface energy,particles with dimensions on the order of 10～100 nm are prone to form aggregations due to the ionic instability under physiological conditions,and hence specific surface modification is necessary.By Au-S bonding,we explored 11-mercaptoundecanoic acid (MUA) as ligand to partially exchange with cetyltrimethylammonium bromide (CTAB) absorbed on Fe3O4/Au surface,leading to an enhanced colloidal stability due to the electrostatic repulsion.However, reaction conditions directly effect on results of ligand exchange.Here we synthesize two kinds of MUA-Fe3O4/Au NPs under different reaction conditions.Based on the comparative investigations performed in this work,we conjugate rabbit IgG onto the surface of two kinds of particles to construct immunoassay probes.These two probes were then applied to detect target goat anti-rabbit IgG in solution based on LSPR property of gold magnetic nanoparticles.The results show that the probe synthesized by long time ultrasonic reaction revealed a higher sensitivity and faster detection speed.

Key words:ligand exchange； dispersion and stabilization； colorimetric detection； gold magnetic nanoparticles

中圖分類號(hào)：O65

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1000-5811(2015)05-0082-07

作者簡(jiǎn)介:楊冬(1979-)，女，河南郾城人，副教授，博士,研究方向：納米生物化學(xué)分析方法

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金青年項(xiàng)目(21505089); 陜西科技大學(xué)博士科研啟動(dòng)基金項(xiàng)目(BJ15-17)

收稿日期:*2015-05-06