基于细菌模板法合成贵金属纳米结构材料的研究

经过几十年的发展，纳米科技已经在诸多领域取得了令人瞩目的成果，纳米材料的制备一直是该领域的研究热点，从长远来看，研发绿色环保型纳米材料是将来的发展趋势，符合建设经济环保型和低碳社会的发展要求，具有重要的意义。本课题以细菌作为模板，制备具有生物形貌的纳米结构材料，并研究产物对细胞的生物安全性，以期能够仿生制备出性能优异、生物相容性好的纳米材料。课题着重研究以不同形貌和种类的细菌为模板，仿生构建不同结构特征的无机纳米材料，研究其形成机理、形貌结构及功能特性，建立方法简单可行的无机纳米材料制备的新技术。本课题的研究意义在于将微生物技术与纳米制备技术相结合，为制备结构多样性的无机纳米材料提供新方法和新思路，且绿色环保，生物相容性好。. 贵金属纳米材料具有优良的电学、光学、催化等性能，应用领域广。课题以仿生制备贵金属纳米材料为代表，开展研究，建立制备方法，研究其生长机制及与细胞的生物学效应。

纳米材料的制备及其生物医学应用一直是研究的热点。课题采用日常生活中常用的面包酵母菌为原料进行发酵，通过控制发酵液的pH值制备不同形状和大小的金纳米材料，在酸性条件下可合成边长在50nm - 800nm的金纳米片；在中性条件下可合成直径在50-250nm的金纳米花；在碱性条件下可合成粒径在10-50nm的金纳米颗粒；将得到的金纳米片分离后再分散在去离子水中，4℃冰箱放置2周可获得螺旋型金纳米片。同样采用酵母菌的发酵液制备了粒径在2.5-30 nm不同的银纳米粒子，通过分析表征探讨了发酵液制备金、银纳米材料的机理。采用细胞增殖抑制实验（MTT方法）评价了制备的银纳米粒子对Cos-7细胞的毒性，实验结果表明，当银纳米粒子浓度达到0.2mg/mL时，Cos-7细胞的活性仍高于90%。将制备的银纳米粒子与耐氨苄青霉素大肠杆菌一起培养，当银纳米粒子浓度达到19 μg/mL时能完全抑制耐氨苄青霉素大肠杆菌的生长，结果表明，用该方法制备的银纳米粒子细胞毒性小，能抑制耐抗生素细菌的生长，可应用于生物医学领域。.采用牛胰核糖核酸酶A（RNase A）为模板和稳定剂合成了粒径为1.61nm左右的荧光金纳米团簇（RNase-A-AuNC），荧光发射波长为682 nm。研究了金纳米团簇的荧光性能和生物相容性。将Vitamin B12共价偶联到金纳米团簇上，体外用于人结直肠腺癌细胞（Caco-2细胞）的荧光成像分析。结果表明用该方法制备的金纳米团簇荧光性能稳定，用不同波长光激发后发射波长不变，荧光寿命长，细胞毒性小，且偶联上Vitamin B12后对Caco-2细胞有很好的靶向性，且发射波长在近红外区，非常适用于生物体内的荧光探针，在生物医学领域具有良好的应用前景。