[发明专利]制备有色纳米粒子的方法

说明书

技术领域

本发明涉及使用有色材料制备纳米粒子的方法，所述有色纳米粒子可选地包含金属或生物活性化合物。

背景技术

近年来，越来越多的研究专注于研发纳米级范围(也就是说，0.1至100nm范围)内的金属结构以用于多种技术应用中，例如电子和光学装置、生物材料的标记、磁记录介质和量子计算。

直径为约1至100纳米(nm)的金属纳米粒子是重要的应用材料，所述应用包括半导体技术、磁存储、电子制造和催化作用。可通过气体蒸发；通过在流动气流中蒸发；通过机械磨擦；通过溅射；通过电子束蒸发；通过热蒸发；通过电子束引发的二元金属叠氮化物雾化；通过金属蒸汽在超声波自由射流中的扩展；通过逆胶束技术；通过激光溅射；通过激光引发的有机金属化合物的分解；通过机金属化合物的热解；通过有机金属化合物的微波等离子分解；以及通过其它方法，来制备金属纳米粒子。

已知金属纳米粒子具有独特的光学特性。具体地讲，金属纳米粒子显示具有显著的光学谐振。这种所谓的等离子谐振归因于金属球中的传导电子对入射电磁场的协同耦合作用。可根据相对于入射电磁辐射波长的纳米粒子半径，通过吸收或散射，来控制这种谐振。与这种等离子谐振相关的是金属纳米粒子内部的强局域场增加。可制造多种可能有用的装置来利用这种特殊的光学特性。例如，已制造了基于表面增强拉曼散射(SERS)的光学滤波器或化学传感器。

U.S.6,344,272(Oldenburg等人)描述了由被导电性物质围绕的非传导性内层构成的纳米粒子。非传导性层厚度与传导性外壳厚度的比率决定粒子的最大吸收或散射的波长。所述参考文献指出，对实现固体金属纳米粒子的许多应用的严重实际限制是：在所期望波长下，无法将等离子谐振定位。例如，直径为10nm的固体金纳米粒子具有以520nm为中心的等离子谐振。这种等离子谐振无法通过改变粒径或具体的包埋介质来可控地移动约30纳米以上。

表面等离子谐振(SPR)是金属和电介质界面处振荡游离电荷的谐振激发。当生成并采集SPR光谱时，它们可用于确定与两种或更多种分子间交互作用相关的特异性、动力学、亲和力和浓度，其中有一种分子键合到固体传感表面上。反应动力学对应于缔合和离解速率。在此速率下，分析物与所键合的检测分子相互作用。亲和力是指分析物与检测分子键合的强度。特异性是指分子键合检测分子而排斥其它分子的倾向。SPR光谱已用于涉及许多类型分子的研究中，所述分子包括蛋白、肽、核酸、碳水化合物、类脂、以及低分子量物质(例如激素和药物)。

已研发出基于SPR的生物感测技术，能够直接测量配体与受体的缔合，而无需使用间接标记，诸如荧光标记和放射性分子标记。这种无标记的直接感测技术减少了进行测定所需的时间和工作量，并且最大程度地降低了由于使用间接标记引起分子变化而导致产生不确切结果的可能性。生物感测技术的另一个重要方面在于：与传统“端点”分析方法相比，基于SPR的生物感测技术能够连续和实时测量生物分子交互作用，从而能够确定缔合和离解动力学数据。

近来，在已知领域中进行了传感器装置的研发，以充分利用这些纳米粒子的独特光学特性。已使用金纳米粒子悬浮液，通过监测胶态悬浮液的吸光度实时检测生物分子交互作用，来进行SPR测量。

在过去的十年中，在为激发表面等离子而使用结合了这些金属纳米粒子的悬浮液和薄膜以能够检测SPR光谱方面，对于金属纳米粒子独特光学特性的关注显著增加了。此外，还可检测表达红外吸收光谱信息的表面增强拉曼光谱(SERS)和表达增强的荧光放射增强作用的表面增强荧光。纳米粒子是直径小于100纳米的粒子。金属纳米粒子在可见波长光谱中显示具有大的吸收带，产生有色的胶态悬浮液。光吸收的物理源归因于入射光能量对金属纳米粒子上导电带电子相干振荡的耦合。对于离散纳米粒子以及由纳米粒子形成的膜(称为金属单元膜)而言，这种入射光耦合是独特的。用普通块材获得SPR，需要使用棱镜、光栅或光学纤维来增加入射光波矢的水平分量(即获得所需的耦合)。

向生物活体递送生物活性化合物通常受除生物活性化合物实际化学特性和药理学活性之外的众多参数的影响。通常使用除生物活性化合物之外的制剂添加剂来改变具有生物活性功能的产品的物理化学特性。例如，药物剂型(即包含药物或活性药物成分的剂型)通常包含一种或多种称为赋形剂的无药物活性的成分。赋形剂具有多种用途，但是其中仅有一些实例是调节剂型的物理形式(例如，形成片剂，半固体中的粘度调节)，辅助药物溶解或稳定，或增强药物在生物活体中的摄入(例如，增强渗透，选择性位点定向)。

发明内容