摘 要

本文介绍了聚乙烯亚胺/金纳米颗粒（PEI/Au）的制备方法，通过对原有的金纳米颗粒制备方法进行分析后，采用还原法还原四氯金酸，制备出PEI/Au 的DLS粒径为10nm左右，且均一性好，而且具有良好水相分散性。通过透射电镜（TEM）、紫外光谱、红外光致发热、水相分散的DLS粒径和Zeta电位分析手段，表征还原法还原四氯金酸制得的聚乙烯亚胺/金的纳米颗粒，确定使用还原法还原四氯金酸的方法可以制备出粒径均一且具有良好分散性的PEI/Au纳米颗粒。并且将制得的PEI/Au与植物悬浮系单细胞共孵育24 h，发现其吸附于细胞壁上，初步鉴定其对完整的植物细胞无急性毒性。

关键词：聚乙烯亚胺；纳米金；制备；表征；生物相容性

PEI/Au Nanometer Material Preparation

ABSTRACT

This paper introduces the preparation method of gold nanoparticles. After analyze the original method of producing gold nanoparticles, we prepare to produce homogeneous and well dispersed gold nanoparticl, using the menthod of reducing four gold chloride acid. By analysis method such as transmission electron microscopy, UV spectrum. Photothermal effect, particle size and charge, we represent the gold nanoparticl (PEI/Au), which will help us to make sure that the method can produce homogeneous and well dispersed gold nanoparticle. After incubating 24 h with plant single suspension cell，the PEI/Au were adsorbed on the plant cell wall，and it showed no acute toxicity to the complete plant cells by initial identification.

Key words: polyethylene imine; gold nanoparticles; preparation; characterization; biocompatibility

目 录

1 金纳米材料概述 1

1.1 纳米金的发展历史及其现状 1

1.1.1 纳米材料基本特性及效应 1

1.1.2 金的物理化学性质以及研究历史 2

1.1.3 聚乙烯亚胺性质及应用 3

1.2 纳米金材料的制备方法 4

1.2.1 水相还原法 5

1.2.2 晶种生长法 6

1.2.3 相转移法 6

1.3 纳米金的应用 6

1.3.1 纳米金在DNA检测分析中的应用 7

1.3.2 纳米金探针在生物中的应用 7

1.3.3 纳米金基因芯片的应用 8

1.3.4 纳米金在传感器中的应用 9

1.3.5 纳米金做为药物载体的应用 9

1.3.6 金纳米微粒的选择性光热疗法 10

1.3.7 金纳米棒在癌症诊断成像中的应用 10

1.4 本论文的研究内容 11

2 实验方法 13

2.1 仪器与试剂 13

2.1.1 实验试剂 13

2.1.2 实验仪器 13

2.2 PEI/Au纳米材料的制备 14

2.3 PEI/Au纳米材料的表征 14

2.3.1 PEI/Au的紫外吸收光谱 14

2.3.2 PEI/Au纳米材料的红外光致发热 14

2.3.3 PEI/Au纳米材料的DLS粒径和Zeta电位的测定 15

2.3.4 PEI/Au纳米材料的植物细胞生物相容性检测 15

3 实验结果及分析 16

3.1 PEI/Au纳米材料的TEM 16

3.2 PEI/Au纳米材料的DLS粒径 16

3.3 PEI/Au纳米材料的Zeta电位 17

3.4 PEI/Au纳米材料的紫外吸收光谱 17

3.5 PEI/Au纳米材料的红外光致发热 18

3.6 PEI/Au纳米材料的植物细胞相容性 19

结 论 20

致 谢 21

参考文献 22

1 金纳米材料概述

1.1 纳米金的发展历史及其现状

1.1.1 纳米材料基本特性及效应

纳米尺度科学与技术问题是由物理学家、诺贝尔奖获得者理查德·费曼最早提出了，他认为人类可以用较小的机器制作更小的机器，最后人们可以根据自己的意愿逐个排列原子并制造“产品”^[1]，1974年纳米技术一词被科学家最早使用于描述精密机械加工。1982年扫描隧道显微镜((STM)的发明^[2]，实现了人类在大气和常温下看见原子、分子的需求，这项发明也成为人类探索纳米世界技术的里程碑的创作。1990年，第一次纳米科技国际学术会议在美国召开，从此纳米科技开始飞速发展。现如今纳米科技己成功地应用于复合材料、催化材料、光电学元器件、生物分子学等各个领域^[3-6]。基于纳米科技的飞速发展，使各种检测分析方法和技术不断的革新，并为解决传统分析方法遇到的困难提供有力的解决手段，纳米技术显示出了其广阔的应用前景和价值^[7]。

如果一种材料在三维空间最少有一维为纳米尺寸(0.1 ~ 100 nm)，或材料是由某种纳米材料作为基本单元所构成，这种材料可以叫做纳米材料，纳米尺寸则相当于10 ~ 100个原子紧密排列。不同于微观的原子、分子，纳米材料的物理性质和化学性质也不同于宏观的物体，纳米是介于微观世界和宏观世界之间的介观世界。所有纳米材料都具有的结构特点有三点：具有纳米尺度的结构单元、存在大量的界面或是自由表面、各个纳米单元间存在一定交互作用。当把常态物质加工至纳米尺度，不仅它的热学、光学、电学、、磁学、力学化学等性质也会发生显著的变化，也会出现特殊效应，例如表面效应、体积效应、量子尺寸效应、宏观隧道效应等。

1. 小尺寸效应：若纳米微粒的尺寸与光波的波长相近，或者与传导电子的德布罗意波长，相干长度等尺寸相近时，晶体的周期性边界条件就会被破坏，并且晶体的声、光、热、力、电、磁、内压、化学性也与普通的粒子比较也会有很大变化。如果金纳米粒子的粒径过小，便会失去其特有的金属光泽并呈现黑色，并且纳米金粒子粒径越小其颜色越黑，这种材料就具有高的强度、比热、韧性、导电率和吸收电磁波的特点。

（2）表面效应：纳米微粒尺寸小，表面积大、表面能较高，且位于表面的原子占较大的比例，所以纳米微粒表面原子都处在缺位状态，故其活性高并极不稳定，当遇见其他原子时就会很快结合，使其呈现稳定化。

（3）量子尺寸效应：当粒子尺寸下降至最低，费密能级附近的电子能级就会由准连续态转变为分立能级，吸收光谱阀值也会向短波方向移动。