通過調(diào)節(jié)pH值制備綠色銀納米棒的研究

龍 毅，胡書苑

(貴州中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院，貴州 貴陽 550025)

納米粒子不僅可作為抗腫瘤藥物的載體[1-4]，還具有治療或診斷特性，近年來，在腫瘤治療中的應(yīng)用備受關(guān)注。納米粒子進(jìn)入腫瘤細(xì)胞的內(nèi)化效率受納米粒子的大小、形狀、表面化學(xué)和其它物理化學(xué)性質(zhì)的影響。金屬納米粒子具有獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)，如廣泛的有機(jī)分子結(jié)合能力及可調(diào)節(jié)的光吸收能力，因此，金屬納米粒子與生物分子或藥物產(chǎn)品的結(jié)合正成為生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)[5]。金屬納米粒子在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用關(guān)鍵在于其光學(xué)性質(zhì)的可調(diào)性，而這取決于金屬納米粒子的大小和形狀，有研究[6]表明，形狀可能比大小更能決定金屬納米粒子對腫瘤細(xì)胞的攝取。金屬納米粒子具有很強(qiáng)的近紅外吸收，可用于腫瘤的光熱光譜分析治療，并能快速加熱腫瘤組織，同時減少對正常組織的損傷[7]。在金屬納米粒子的制備過程中通常會用到十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)陽離子表面活性劑，其細(xì)胞毒性和膜損害特性會影響人體健康[8]。近年來，植物提取物因安全、環(huán)保的特性已被用于制備金屬納米粒子[9-13]，植物提取物中的化學(xué)成分可以作為金屬鹽轉(zhuǎn)化為金屬納米粒子的還原劑，而且可以維持金屬納米粒子在溶液中的膠體穩(wěn)定性。作為植物提取物中的天然高分子，羧甲基殼聚糖(CMCS)是制備金屬納米粒子的理想材料。有研究[14]證明，殼聚糖與腫瘤細(xì)胞細(xì)胞膜的相互作用對細(xì)胞內(nèi)化能力有正向影響。

金屬納米棒具有可見光區(qū)到近紅外光區(qū)波長的光學(xué)共振，并在近紅外光區(qū)顯示表面等離子體帶，更利于生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用，因此被作為光熱療法的加熱裝置[15]。金屬納米棒的常規(guī)制備方法為種子介導(dǎo)法[16]：首先制備金屬納米粒子，然后以其為種子，控制種子生長條件以得到形狀呈棒狀且具有一定光學(xué)特性的金屬納米棒。

作者前期在不使用化學(xué)還原劑的情況下，僅利用CMCS和太陽能成功制備了銀納米粒子[17]和金納米粒子[18]，且制備的金納米粒子在高鹽度條件下不會聚合，但不能有效控制金納米粒子的形狀。據(jù)文獻(xiàn)[8]報道，當(dāng)生長介質(zhì)的pH值不同時，過度生長的金屬納米粒子可以形成不同的幾何結(jié)構(gòu)：高pH值(pH≥4)時，金屬納米顆?？焖俪练e，會產(chǎn)生多種幾何結(jié)構(gòu)的金屬納米粒子；低pH值時，金屬納米顆粒沉積較慢，產(chǎn)生的金屬納米粒子的形狀均一不易發(fā)生變化。基于此，作者以CMCS和硝酸銀為原料，用硝酸調(diào)節(jié)pH值，在太陽光照射下制備銀納米棒，并對其進(jìn)行透射電鏡(TEM)和選區(qū)電子衍射(SAED)分析，為棒狀金屬納米粒子的綠色制備研究提供依據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 試劑

醫(yī)藥級CMCS(替代率95.1%)，青島弘海生物技術(shù)有限公司；其它試劑均為成都科龍化工試劑廠產(chǎn)品。

1.2 銀納米粒子的制備

配制質(zhì)量濃度為0.1%的CMCS水溶液并攪拌過夜。用硝酸調(diào)節(jié)pH值，在磁力攪拌下，將200 μL 0.6 mol·L-1硝酸銀溶液逐滴加入到100 mL CMCS水溶液中；繼續(xù)磁力攪拌，在太陽光下照射7 h，即得銀納米粒子。

1.3 銀納米粒子的表征

室溫下，將銀納米粒子溶液離心，取沉淀，漂洗3次，重懸于超純水中，緩慢滴加到碳支持膜覆蓋的銅柵上制成樣品。通過JEM-2100f型透射電子顯微鏡(日本電子株式會社)，以200 kV的加速電壓進(jìn)行TEM和SAED分析。

2 結(jié)果與討論

不同pH值下，銀納米粒子的TEM和SAED照片如圖1所示。

由圖1可知，在不同pH值下，可以得到不同形狀的銀納米粒子(圖1a、c、e)，在SAED照片(圖1b、d、f)中也可以看到銀納米顆粒的特征衍射環(huán)。隨著pH值的升高，銀納米顆粒逐漸出現(xiàn)徑向生長的趨勢，在pH值為7.0時，已經(jīng)能夠得到棒狀銀納米顆粒(圖1c圓圈處)；當(dāng)pH值升至7.5時，產(chǎn)生了更多的棒狀銀納米顆粒(圖1e圓圈處)。這表明，在偏堿性環(huán)境中，更容易制備出銀納米棒， 這些銀納米棒有非常規(guī)則的形貌(圖1g)和整齊排列的晶體結(jié)構(gòu)(圖1h)。實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，倘若繼續(xù)升高pH值，會產(chǎn)生大量沉淀，不利于銀納米棒的制備。

a,b分別為pH值為6.5時的TEM照片和SAED照片c,d分別為pH值為7.0時的TEM照片和SAED照片e,f分別為pH值為7.5時的TEM照片和SAED照片g，h為圖e中白色圓圈處銀納米粒子的局部放大照片

3 結(jié)論

以CMCS和硝酸銀為原料，用硝酸調(diào)節(jié)pH值，在太陽光照射下成功制備了銀納米棒，并通過透射電子顯微鏡對其進(jìn)行了TEM和SAED分析。該方法完全避免了化學(xué)還原劑和穩(wěn)定劑的使用，制備的銀納米棒具有低毒性的特點(diǎn)，在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有很大的應(yīng)用潛力。