專利名稱：一種利用dna為模板制備鎢酸鋇納米雙線陣列的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種納米材料技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于大腸桿菌基因組DNA為 模板制備鎢酸鋇納米雙線陣列的方法。
背景技術(shù)：
具有白鎢礦結(jié)構(gòu)(正方晶系)的BaWO^e0體是一種很有發(fā)展前景的拉曼激光晶體，具有有趣的光致發(fā)光、熱致發(fā)光和受激拉曼散射(SRS)等特性，在光電、醫(yī)學(xué)和光譜學(xué)等領(lǐng) 域中具有重要的應(yīng)用價(jià)值。1999年，俄羅斯的Basiev等人測量了鎢酸鹽和其它種類晶體 的拉曼光譜后發(fā)現(xiàn)，BaffO4晶體的拉曼光譜具有較大的拉曼散射截面和拉曼散射強(qiáng)度，所以 BaffO4晶體無論在納秒脈沖或皮秒脈沖激光作用下都具有較大的拉曼增益，指出BaWO4晶體 是一種很有發(fā)展前景的拉曼晶體。BaWOJt為一種優(yōu)良的拉曼晶體，具有較寬的透過波段， 較高的拉曼譜線的積分強(qiáng)度和峰值強(qiáng)度，這種晶體不潮解，熱機(jī)械性能好。BaWO4晶體的這 些特點(diǎn)使其在拉曼激光器的應(yīng)用中具有較強(qiáng)的競爭優(yōu)勢，成為近年來國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。由于納米材料的性能不但與粒子的大小有關(guān)，還和其形貌密切相關(guān)。因此，探索 新的制備方法，合成具有不同形貌的BaWO4納米材料具有重要的理論意義和潛在的應(yīng)用 價(jià)值。目前，制備BaWO4納米材料的方法主要有固相法和液相法固相法包括球磨法，固 相反應(yīng)法等，液相法包括聚合物配合法和反膠束微乳液法等。Qian研究小組(J. Cryst. Growth. 2002，235，283-286)用水熱合成法在不同的表面活性劑(C17H33C00K、C19H39COOK和 C25H51COOK)存在下分別得到了橄欖狀、片狀和晶須狀BaWO4納米粒子。這種方法的缺點(diǎn)是 需要較高的溫度以及復(fù)雜的設(shè)備，并且反應(yīng)工藝復(fù)雜。Qi等(J.Am.Chem. Soc. 2003，125， 3450-3451)用十一酸、癸胺和聚乙二醇-聚甲基丙烯酸嵌段共聚物混合體系制得了羽毛狀 BaWO4等納米結(jié)構(gòu)。這種方法的缺點(diǎn)是反應(yīng)工藝復(fù)雜，成本高，這在一定程度上妨礙了 BaWO4 的應(yīng)用。
發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有制備納米BaWO4工藝存在的上述不足，本發(fā)明提供一種利用大腸桿菌基 因組DNA為模板制備鎢酸鋇納米雙線陣列的方法，該方法利用DNA變性的重要性質(zhì)，即加熱 處理雙鏈DNA，使DNA變性成為單鏈來制備鎢酸鋇納米雙線陣列。本發(fā)明為解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是直接以自然界存在的生物納米結(jié) 構(gòu)大腸桿菌基因組DNA為模板制備鎢酸鋇納米雙線陣列，分別將Ba(NO3)2和Na2WO4溶液加 入到大腸桿菌基因組DNA溶液中，經(jīng)過搖床振蕩孵育一定的時(shí)間，然后將整個(gè)體系放置于 一定溫度下加熱一定的時(shí)間，最終可以制備出以大腸桿菌基因組DNA為模板的鎢酸鋇納米 雙線陣列。該制備工藝主要包括如下步驟(1)取5 IOmM的Ba (NO3) 2溶液100 200 μ 1加入到大腸桿菌基因組DNA溶液 中，混合均勻，然后在4 6°C，80 90轉(zhuǎn)/分搖床振蕩孵育48 72h。
(2)向上述溶液中加入5 IOmM的NaJO4溶液100 200 μ 1，混勻后，于4 6°C， 80 90轉(zhuǎn)/分搖床振蕩孵育48 72h。(3)然后將上述混合溶液放置于80 85°C的恒溫金屬浴中加熱6 8h，可以得到 以大腸桿菌基因組DNA為模板的鎢酸鋇納米雙線陣列。以大腸桿菌基因組DNA為模板制備鎢酸鋇納米雙線陣列的方法在上述步驟(1)中 所用的大腸桿菌基因組DNA溶液為100 200 μ 1，其濃度為1. 03 2. 10 μ g/μ 1，光密度 (OD)值為1.78 1.81，用前反復(fù)混勻，使DNA完全分散于去離子水中。本發(fā)明的有益效果是該方法的顯著特征是直接以自然界存在的生物納米結(jié)構(gòu)大 腸桿菌基因組DNA為模板，并且利用DNA變性的重要性質(zhì)，即加熱處理雙鏈DNA，使DNA變性 成為單鏈，來制備鎢酸鋇納米雙線陣列，工藝簡單，成本低，反應(yīng)能夠在低溫常壓下進(jìn)行，避 免了常規(guī)合成方法的復(fù)雜工藝。合成的鎢酸鋇形貌為納米雙線陣列，形貌規(guī)則，大小均勻， 為鎢酸鋇納米雙線陣列等新型納米材料的制備提供了一個(gè)切實(shí)可行的發(fā)展思路。同時(shí)，鎢 酸鋇納米雙線陣列所顯示出的優(yōu)良的受激拉曼特性，也為今后開展鎢酸鋇納米材料的應(yīng)用 研究打下了良好的基礎(chǔ)。
圖1是實(shí)施例1制備的鎢酸鋇納米雙線陣列的透射電鏡照片；圖2是實(shí)施例2制備的鎢酸鋇納米雙線陣列的透射電鏡照片；圖3是實(shí)施例3制備的鎢酸鋇納米雙線陣列的透射電鏡照片；圖4是實(shí)施例1制備的鎢酸鋇納米雙線陣列的EDS圖譜；圖5是實(shí)施例1制備的鎢酸鋇納米雙線陣列的XRD圖譜；圖6是實(shí)施例1制備的鎢酸鋇納米雙線陣列的受激拉曼圖譜。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1將100 μ 1濃度為1. (^yg/μ L，光密度(OD)值為1.78的大腸桿菌基因組DNA溶 液充分混勻，使DNA完全分散于去離子水中。然后向上述大腸桿菌基因組DNA溶液中加入 5mM的Ba(NO3)2溶液100 μ 1，充分混勻后，于4°C，80轉(zhuǎn)/分搖床上震蕩孵育48h。向上述 混合溶液中加入5mM的Na2WO4溶液100 μ 1，混合均勻。于4°C，80轉(zhuǎn)/分搖床上震蕩孵育 48h。最后將上述混合溶液放置于80°C恒溫金屬浴中加熱8h。實(shí)施例2將100 μ 1濃度為2. 10 μ g/μ L，光密度(OD)值為1.81的大腸桿菌基因組DNA溶 液充分混勻，使DNA完全分散于去離子水中。然后向上述大腸桿菌基因組DNA溶液中加入 IOmM的Ba (NO3)2溶液100 μ 1，充分混勻后，于5°C，85轉(zhuǎn)/分搖床上震蕩孵育60h。向上述 混合溶液中加入IOmM的Na2WO4溶液100 μ 1，混合均勻。于5°C，85轉(zhuǎn)/分搖床上震蕩孵育 60h。最后將上述混合溶液放置于80°C恒溫金屬浴中加熱7h。實(shí)施例3將200 μ 1濃度為1. 60 μ g/ μ L，光密度(OD)值為1. 79的大腸桿菌基因組DNA溶 液充分混勻，使DNA完全分散于去離子水中。然后向上述大腸桿菌基因組DNA溶液中加入5mM的Ba(NO3)2溶液200 μ 1，充分混勻后，于6°C，90轉(zhuǎn)/分搖床上震蕩孵育72h。向上述 混合溶液中加入5mM的Na2WO4溶液200 μ 1，混合均勻。于6°C，90轉(zhuǎn)/分搖床上震蕩孵育 72h。最后將上述混合溶液放置于85°C恒溫金屬浴中加熱6h。圖1是實(shí)施例1制備的鎢酸鋇納米雙線陣列的透射電鏡照片，從圖中可以看出，制 備出的鎢酸鋇是良好的納米雙線陣列形貌，由于該樣品沒有經(jīng)過負(fù)染而是直接在透射電子 顯微鏡下檢測，故可以證明鎢酸鋇納米粒子與DNA鏈很好的結(jié)合，并且顯示出了外緣黑，中 間透明的雙線陣列。制得的鎢酸鋇納米雙線陣列的外徑寬約12 19nm，內(nèi)徑約6 10nm。 顯示出該制備方法合成的鎢酸鋇納米雙線陣列形貌較規(guī)則，大小較均勻，可以實(shí)現(xiàn)可控生 長。圖2是實(shí)施例2制備的鎢酸鋇納米雙線陣列的透射電鏡照片，從圖中可以看出，由 于鎢酸鋇濃度的增加，同核生長的速度要大于異核生長的速度，所以鎢酸鋇粒子在DNA鏈 上的沉積不是非常均勻，但依舊可以生成納米雙線陣列。因此，可以通過控制反應(yīng)物的濃度 來制備形貌規(guī)則的鎢酸鋇納米雙線陣列。圖3是實(shí)施例3制備的鎢酸鋇納米雙線陣列的透射電鏡照片，從圖中可以明顯看 出鎢酸鋇納米雙線陣列形貌。由于溫度的相應(yīng)升高，使得DNA雙鏈解開的寬度較寬，故制得 的鎢酸鋇納米雙線陣列的外徑較寬，但制得的鎢酸鋇納米雙線陣列依舊形貌較規(guī)則。因此， 可以通過控制加熱溫度來制得一定寬度的鎢酸鋇納米雙線陣列，使得利用大腸桿菌基因組 DNA分子作為合成鎢酸鋇納米雙線陣列的模板構(gòu)筑納米器件成為可能。圖4是實(shí)施例1制備的鎢酸鋇納米雙線陣列的EDS圖譜。從圖譜中可以看到，我 們制備得到的鎢酸鋇納米雙線陣列由W、Ba和O元素組成，圖中C和Cu峰是由于用銅網(wǎng)做 基底所致，P峰來自DNA，Na峰來自Na2WO4,故無其它雜質(zhì)成分，由此可知，樣品是純度很高 的鎢酸鋇。圖5是實(shí)施例1制備的鎢酸鋇納米雙線陣列的XRD圖譜。將XRD圖譜與標(biāo)準(zhǔn)卡 片對(duì)照得知，我們制得的鎢酸鋇為四方白鎢礦結(jié)構(gòu)，計(jì)算出的晶胞參數(shù)為a = 5. 562 A, C = 12. 701 Α。在2 θ =21.3°處的峰來自DNA，沒有雜質(zhì)峰存在。因此，該方法制備的鎢酸鋇
晶體結(jié)晶良好，純度較高。圖6是實(shí)施例1制備的鎢酸鋇納米雙線陣列的受激拉曼圖譜。從所測結(jié)果看，以大腸桿菌基因組DNA為模板制備的鎢酸鋇納米雙線陣列為四方結(jié)構(gòu)。925、831、795和333CHT1 處的峰值取決于不同的震動(dòng)模式，分別對(duì)應(yīng)于υ 1 (Ag)、υ 3 (Bg)、υ 3 (Eg)和u 2 (Bg)。在 924cm—1處強(qiáng)度最高，表明產(chǎn)物的SRS增益系數(shù)較高。在1122cm—1處的峰值來源于DNA.。拉 曼圖譜進(jìn)一步證明以大腸桿菌基因組DNA為模板制備的鎢酸鋇納米雙線陣列具有良好的 受激拉曼性能，有望在光，電和催化活性的納米器件領(lǐng)域中具有更為廣泛的實(shí)用價(jià)值。
權(quán)利要求
一種利用大腸桿菌基因組DNA為模板制備鎢酸鋇納米雙線陣列的方法，其特征是所述方法包括以下步驟(1)取5～10mM的Ba(NO3)2溶液100～200μl加入到大腸桿菌基因組DNA溶液中，混合均勻，然后在4～6℃，80～90轉(zhuǎn)/分搖床振蕩孵育48～72h；(2)向上述溶液中加入5～10mM的Na2WO4溶液100～200μl，混勻后，于4～6℃，80～90轉(zhuǎn)/分搖床振蕩孵育48～72h；(3)然后將上述混合溶液放置于80～85℃的恒溫金屬浴中加熱6～8h，可以得到以大腸桿菌基因組DNA為模板的鎢酸鋇納米雙線陣列。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用大腸桿菌基因組DNA為模板制備鎢酸鋇納米雙線陣 列的方法，其特征在于，在步驟(1)中所用的大腸桿菌基因組DNA溶液為100 200μ1，其 濃度為1.03 2. 10 μ g/μ 1，光密度(OD)值為1.78 1.81，用前反復(fù)混勻，使DNA完全分 散于去離子水中。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用大腸桿菌基因組DNA為模板制備鎢酸鋇納米雙線陣列的方法，屬于納米材料技術(shù)領(lǐng)域。該方法將硝酸鋇溶液加入到大腸桿菌基因組DNA溶液中，混勻后，在4～6℃，80～90轉(zhuǎn)/分的條件下，振蕩孵育48～72h，然后加入鎢酸鈉溶液，在4～6℃，80～90轉(zhuǎn)/分的條件下，振蕩孵育48～72h。將上述混合溶液在80～85℃條件下加熱6～8h，可以得到以大腸桿菌基因組DNA為模板的鎢酸鋇納米雙線陣列。本發(fā)明既避免了常規(guī)方法復(fù)雜的制備工藝，又能在低溫常壓等溫和的條件下完成，工藝簡單，成本低，反應(yīng)易于控制，使利用大腸桿菌基因組DNA作為合成鎢酸鋇納米雙線陣列的模板構(gòu)筑納米器件成為可能。
文檔編號(hào)C01G41/00GK101805022SQ20101016117
公開日2010年8月18日 申請(qǐng)日期2010年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月28日
發(fā)明者侯莉, 李娜, 高發(fā)明 申請(qǐng)人:燕山大學(xué)