一种在常温条件下控制金纳米颗粒稳定寡聚簇尺寸的简便合成方法

本实验的总体目标是通过硫氰酸钠还原氯金酸，制备出具有高度稳定性、易于衍生化且粒径可控的金纳米颗粒寡聚簇。我们今天所研究的这类颗粒具有重要意义，因为其尺寸高度均一，因此可用于研究不同尺寸颗粒穿过生物膜的渗透性。由于这些颗粒在生物溶液中非常稳定，这一特性使其具有重要的应用价值。

该方法的主要优势在于，它能够在常温常压条件下实现对高质量金寡聚簇的精确可控合成，并且仅需使用常规实验设备和少量试剂即可轻松完成。在按照文本方案配制好所有必要溶液后，开始进行金寡聚簇的延时合成：在搅拌条件下，将7毫升硼砂溶液加入一个洁净的125毫升玻璃瓶中，瓶内预先装有59.5毫升水。随后，向瓶中加入2.8毫升氯金酸溶液，此时开始进入延时阶段，该时间将决定寡聚簇的尺寸大小。

在延迟期结束时，向瓶中加入700微升硫氰酸钠溶液。继续搅拌过夜，以完成寡聚簇的合成。在进行此操作时，需使用宽口分液器，迅速将氯金酸和硫氰酸钠溶液加入到所有试剂中，且该溶液的体积应较大。

对于附加生长，将10毫升金寡聚簇与60毫升羟基化氯金酸溶液混合。接着，在剧烈搅拌下加入900微升硫氰酸钠溶液。让混合物持续搅拌过夜，直至反应完全。

在衍生化之前，将70毫升粗制寡聚簇加入30千道尔顿截留分子量的离心过滤器中，在3,000 × g条件下离心15分钟。通过翻转过滤器并在500 × g条件下离心3分钟，回收滤液。然后，使用微量移液器测量回收的体积。

接下来，加入与回收的寡聚簇体积九分之一相等的谷胱甘肽（GSH）溶液。让反应在室温下静置，时间不超过10分钟。将衍生化的寡聚簇稀释至50毫升杜氏磷酸盐缓冲液（Dulbecco's phosphate buffered saline）中以终止反应。

然后，将衍生化的寡聚簇加入截留分子量为30千道尔顿的离心过滤装置中，在3,000 × g条件下离心15分钟。最后，通过翻转滤膜装置并在500 × g条件下离心3分钟，回收滤液。将谷胱甘肽衍生化的寡聚簇于4 °C保存。

通过凝胶电泳分析粗制寡聚簇时，将其与上样缓冲液按2:1的比例混合。然后，将30微升寡聚簇样品加入预制的聚丙烯酰胺梯度凝胶中。使用Tris-甘氨酸缓冲液，在200伏电压下电泳运行26分钟。

对于衍生化寡聚簇的凝胶电泳，首先将其按1:3的比例用水稀释。接着，再按2:1的比例用上样缓冲液进一步稀释。取10 µL寡聚簇混合物上样至预制的聚丙烯酰胺梯度凝胶中，然后在200伏电压下用Tris-甘氨酸缓冲液电泳运行26分钟。

采用透射电子显微镜分析时，用 0.5 毫升水洗涤 20 微升浓缩的寡聚簇，并将其加载至 0.5 毫升、截留分子量为 30 千道尔顿的离心过滤装置中。在 14,000 ×g 条件下离心 10 分钟。随后，移除滤液，并将截留物重新悬浮于 0.5 毫升水中。

重复洗涤两次，然后用水将寡聚簇稀释500倍。对覆碳网格进行辉光放电处理后，取0.6微升寡聚簇溶液滴加到网格上，室温下静置干燥10分钟。最后，在透射电子显微镜下以80千伏电压、100,000倍放大倍数观察寡聚簇形态。

通过凝胶电泳分析了采用延迟时间和加成法合成的金寡聚簇的尺寸。凝胶的第2至第4泳道显示，随着延迟时间的延长，团簇尺寸增大。第5至第8泳道证实，在加成过程中使用的羟基化金的量越多，团簇的尺寸也越大。

采用透射电子显微镜测定寡聚簇颗粒的直径。通过测量含有颗粒的50纳米×50纳米网格区域的图像来计算直径。绘制了颗粒尺寸、延迟时间与羟基化金添加量之间的关系图。

随后，这些数据被转化为每种方法对应的颗粒直径预测方程。关于金簇的制备方法，我确信你们已经讨论过，该方法依赖于氯金酸在碱性溶液中的羟基化反应。因此，羟基化程度越高，生成金簇的可能性就越低。

我的新书在这里令我特别感兴趣，因为这是我首次意识到，通过碱性环境暴露的时间因素可以控制团簇的尺寸。只要操作得当，可在不到一天的时间内合成尺寸从3到70纳米的金寡聚团簇。所获得的纳米颗粒在生理缓冲液和血浆中均稳定，适用于活体实验。

此处所述的金寡聚簇具有额外优势，即无需预先进行衍生化即可实现浓缩，从而可将根化剂的应用范围缩小至更小体积。