DNA银纳米线的制备及其拉曼光谱
第２９卷，第２期光谱学与光谱分析
Ｖ０１．２９，Ｎｏ．２，ｐｐ４０２—４０５
２００９年２月
ＳｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙａｎｄＳｐｅｃｔｒａｌＡｎａｌｙｓｉｓＦｅｂｒｕａｒｙ，２００９
ＤＮＡ银纳米线的制备及其拉曼光谱
班
戈，董瑞新。，李
珂，韩洪文，张霞，李书锋
聊城大学物理科学与信息工程学院，山东聊城２５２０５９
摘要根据ＤＮＡ分子的静电自组装性质，利用加热和紫外照射相结合的方法制备出大小均匀，粒径约为
７．８
ｎｌｎ的呈正电性的银纳米颗粒。在预先梳直的小牛胸腺ＤＮＡ模板上合成了长约２ｔａｎ、直径约３０ｎｌＴｌ、银
颗粒较均匀分布的银纳米线。拉曼光谱表明：银颗粒主要结合在ＤＮＡ主链上，同时脱氧核糖和碱基的振动峰也受到影响。磷酸根骨架的伸缩振动峰７８２和ｌ０９８
ＣｌＴＩ－－１的强度明显减少，且谱线７８２移动到７９１
ｃｌｎ～。脱氧核糖ｃ－一０的伸缩特征峰１０１１和１
０５０
ｃｔｎ－１分别移动到１０３０和ｌ
０６４咖～。碱基的特征峰１
３７２，
１３３４，１
３０４和７２８ｃｎｌ－１分别移动到１３６８，１３２０，１
２９４和７３１锄～。
关键词银纳米颗粒；ＤＮＡ；银纳米线；拉曼光谱
中图分类号：０４３３
文献标识码：Ａ
ＤＯＩ：１０．．３９６４／ｊ。ｉｓｓｍ‘１０００：－－０５９３｛Ｚ（１０９｝０２－／｝４０２－０４
来越来越受到研究者的重视哺］。本实验以小牛胸腺ＤＮＡ为
引言
模板，利用柠檬酸三钠还原银盐的方法制备纳米银颗ｊ卣扛合成了直径较小（约３０ｎｍ）的银纳米线，通过拉曼光谱揭示了目前，金属纳米线以它独特的光学和电学性质以及在纳ＤＮＡ和纳米银颗粒的相互作用机制。
米电子线路中的应用潜力受到越来越多的关注。由于银具有良好的可塑性和延展性，是电和热的良导体，而ＤＮＡ具有
１材料及仪器
独特的结构和自组装特性，从而使以ＤＮＡ为模板制作量子导电器件成为可能［１．３］。Ｂｒａｕｎｔ钉等将Ａｅ＋和ＤＮＡ链上的
实验采用的硝酸银、柠檬酸三钠均为分析纯，小牛胸腺Ｎａ＋进行离子交换，把银离子组装到ＤＮＡ链上，在两个相
ＤＮＡ纤维购自美国ｓｉｇｍａ公司。整个实验过程均用超纯水。
距１２～１６ｔａｎ的金电极之间合成了直径约１００ｎｎ２，长度达
实验仪器为上海爱建纳米科技发展有限公司的ＡＪ一Ⅲ型
１２
ｔａｎ的银纳米线，开辟了以ＤＮＡ为模板、利用电化学方
原子力显微镜（ＡＦＭ）；拉曼光谱测定在英国ＲｅｎｉｓｈａＷ公司法制作银纳米线的新思路。但Ｔｈｕｒｍａｎ等［５］的研究指出，银的２０００型共聚焦显微拉曼光谱仪上进行，仪器的分辨率为２离子可以凝固核酸，导致ＤＮＡ分子产生交联，或者催化形ｃｌ＇ｎ～，波长为７８２ａｍ、功率为２５ｎｌＷ的半导体激光器为激成自由基，导致ＤＮＡ分子上的化学键断裂，且电化学实验
发光源。
成本较高。为了不损伤ＤＮＡ的结构，Ｗｅｉ等［６］在ＣＴＡＢ环
境下利用硼氢化纳还原硝酸银制备出带正电的纳米银颗粒，２纳米银颗粒的制备及ＡＦＭ图像分析
使其吸附在预先梳直的Ａ－ＤＮＡ模板上，形成了４０ｎｌｎ左右的ＤＮＡ银纳米线。但是，一方面硝酸银溶液在形状诱导试
用柠檬酸三钠还原硝酸银，将２００ｍＬ浓度为０．０２％的荆Ｃｎ螺环境下很容易形成直径不均匀的纳米棒，导致无法
硝酸银溶液用微波炉加热至充分沸腾，然后逐滴注入２
ＩＩｌＬ
区分是ＤＮＡ为模板合成的银纳米线还是ＣＴＡＢ诱导的银纳浓度为ｌ％的柠檬酸三钠，充分搅拌后置入Ｓｐｅｃｔｒｏｎｉｃｓ公司米棒［７３；另一方面ＤＮＡ与银纳米颗粒的结合机制还存在争的波长为３６５ｎｎ２和０．７５ＡＭＰ的紫外灯下照射。
议。而拉曼光谱技术在测量生物大分子时，具有需要样品量分别取紫外照射８０，１４０和２００ｒａｉｎ的银纳米颗粒溶胶小、结构信息量大、测量速度快、操作方便、对样品无损伤、
（分别称为银胶１，２，３）各２０ｐＬ滴在新剥离的云母片上。原可以从分子水平实时监测分子之间的相互作用等优点，近年
子力显微镜的轻敲模式测量结果表明：三种银胶的纳米银颗
收稿日期：２００７－０８—１０。修订日期：２００７—１１—１６
基金项目：国家自然科学基金项目（６０５７１０６２）和山东省自然科学基金项目（Ｙ２００４Ｇ０９）资助作者简介：班戈，女，１９８３年生，聊城大学物理科学与信息工程学院硕士研究生
ｅ－ｎｌａｉｌ；ｂａｎｇｅｌｌ９（萤１２６．ｃｏｎｌ
＊通讯联系人
ｅ－ｍａｉｌ
ｌ
ｄｏｎｇｒｕｉｘｉｎ（园ｌｃｔＬｅｄｕ．ｃｎ
第２期光谱学与光谱分析
粒的平均直径分别为７．８，３３．２和８９．４脚。银胶１的纳米
银颗粒的ＡＦＭ图像（图１）显示出银颗粒几乎呈单层分布、大小均匀、且都为球状。但２号和３号银胶的颗粒却明显偏大。而照射时间小于６０ｍｉｎ的溶液很难形成纳米颗粒。在组装ＤＮＡ银纳米线时发现，经６０～８０ｍｉｎ照射的银纳米颗粒溶胶最合适。该方法制备的银颗粒大小和形状比传统的方法Ｌ９１均匀、省时。
啦！ＡＦＭ
ｉｍａｇｅ（２０００ｎｍＸ２０００ｒａｎ）ｏｆｓｉｌｖｅｒ
ｔｒｙｉｒｒａｄｉａｔｉｏｎｆｏｒ８０
ｎａｎｏｇｒａ妇ａｆｔｅｒ
ｍｉｎｕｔｅｓ
３
ＤＮＡ银纳米线的合成
小牛胸腺ＤＮＡ纤维用超纯水配制成浓度为２Ｉｌｇ・止■１
Ｆｉｇ．２（ａ）ＡＦＭｈｉｎｇｅ（１
５００
ｍｎＸ１５００ｎｍ）ｏｆＤＮＡｔｅｒｎ－
０００ｒａｎＸ４０００
的ＤＮＡ溶液，首先采用动态分子梳方法【ｌｏ］把ＤＮＡ拉直在轻敲模式下观察ＤＮＡ模板和纳米银线的形貌。
新剥离的云母片上，然后将其盖在１号银胶上。在删的
ＤＮＡ模板的形貌如图２（ａ）所示，由于探针针尖的展宽作用，ＤＮＡ的直径大于其理论值２ｎｎｌ。ＤＮＡ银纳米线的形貌如图２（ｂ）所示，银纳米线长约２ｔａｎ，直径约３０ｎｌＴｌ。纳米银颗粒并非有规律的排列在梳直的ＤＮＡ分子上，颗粒之间存在空隙。原因之一是ＡＰＳ处理过的云母表面带有微弱的正电荷，将ＤＮＡ模板覆盖在银胶液滴上时，在接触面上银纳米颗粒受到斥力向远离模板的方向移动；其次ＤＮＡ并非逐点与ＡＰＳ处理的云母片吸附，未吸附的部分因带有负电荷就会吸引带正电的纳米银颗粒，结果是当银粒子受到云母表面的斥力小于或等于ＤＮＡ吸引力时，纳米银颗粒才会稳定的停留在ＤＮＡ模板上。用２号和３号银胶未得到银纳米线，表明ＤＮＡ模板对银纳米颗粒的大小以及溶胶浓度均具有选择性。
ｐｌｅｔｅ；（ｂ）ＡＦＭｉｌ瑚ｇｅ（４
ｌｉｎｅａｂｓｏｒｂｅｄｓｉｌｖｅｒ
ｎｍ）ｏｆＤＮＡ
ｎａｎｏｇｒａ细ｓ
６０００
５０∞
４ｏ（ｍ３０００２０００
ｌ
６∞１４００
１２００
１０００舳Ｏ６００
脚３
Ｒａｍａｎｓｈｉｆｌ／ｅｍ一１
ＲａｍａｎｓｐｅｃｔｒａｏｆＤＮＡ
口：ＣａｌｆｔｈｙｍｕｓＤＮＡｆｉｂｅｒ：
６ｌＤＮＡａｓｓｅｍｂｌｅｄｓｉｌｖｅｒｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ
ｃｎｌ一，说明带正电的银纳米颗粒与Ｐ０ｆ结合在一起。脱氧
４银纳米颗粒与ＤＮＡ相互作用的拉曼光谱
取１号银胶与３０Ｉｌｇ・肛Ｌ＿１的ＤＮＡ溶液按１线的指认Ｄｌ－ｌａ３如表ｌ。
从图３可以看出，ＤＮＡ中ＰＯｚ－的对称伸缩振动峰１
０９９
ｌ
核糖Ｃ＿一Ｏ的伸缩特征峰１０１１和１
１
０５０
ｃｍ＿１分别移动到
３３４，１
０３０和１
０６４
ｃｒｌ］－１。碱基的特征峰ｌ
３７２，１
３０４和
１００的比
例混合，取１０弘Ｌ混合液，测量其拉曼光谱如图３所示，谱
ｅｌｎ．１分别移动到１３６８，１３２０，１２９４和７３１ＣｌＴＩ＿１；且谱线７３１ｃｒｆｌ＿１相对◇一Ｐ—ｏ二酯对称伸缩振动峰７９１ａｔ／１．１的
７２８
强度明显增大。从ＤＮＡ的结构［１４］来看，银纳米颗粒在液体环境下与ＤＮＡ结合后，银颗粒将会对大沟处的碱基和核糖
产生挤压作用，从而改变了碱基的特征振动。
和７８２ｃｒｎ－１的强度明显降低，且７８２ｃｎ２＿１向高波数移动了９
光谱学与光谱分析
Ｔａｂｌｅ１
第２９卷
Ａｓｓｉｇｎｍｅｎｔ０ｆ黜岫蚰ｓｐｅｃｔｒａｏｔ
ｅａｌｔ＇－ｔｈｙｍｔｌｓ－１）Ｎｈ，（Ａ１）删ｅａｌｌ＇－ｔｌｌｙｍｎｓ－Ｉ斟ＡｉｎｔｅｒａｅｔＩＩｌｇ喇也ｓｉｌｖｅｒ
ｍｉｎｕｔｅｓ（Ａ２）
ｎａｌｌＯ鲫ｉｌｌｌＳ
ＵＶｉｒｒａｄｉａｔｅｄｆｏｒ８０
说明Ａ：腺嘌呤；Ｔ；胸腺嘧啶；Ｇ：鸟嘌呤
约３０ｎｎｌ的均匀ＤＮＡ纳米银线。拉曼光谱研究表明：银纳
５结论
本实验利用加热和紫外照射相结合的方法制备了银纳米颗粒，根据ＤＮＡ的静电自组装性质合成了长约２ｔａｎ，直径
参
［１１［２１［３］
米颗粒结合在ＤＮＡ磷酸骨架上，并对糖环和大沟处的碱基产生挤压作用，从而影响糖环和碱基的特征振动。这种以ＤＮＡ为模板制作纳米银线的方法简单、高效，将会在微电子领域得到广泛应用．文
献
考
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出版社），１９９７．２８．
第２期
光谱学与光谱分析
ＰｒｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆＤＮＡＳｉｌｖｅｒＮａｎｏｗｉｒｅａｎｄＩｔｓＲａｍａｎＳｐｅｃｔｒａ
ＢＡＮＧｅ，ＤＯＮＧＲｕｉ－ｘｉｎ。，ＬＩＫｅ，ＨＡＮＨｏｎｇ－ｗｅｎ，ＺＨＡＮＧＸｉａ，ＬＩＳｈｔｒｆｅｎｇ
ＳｃｈｏｏｌｏｆＰｈｙｓｉｃａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＬｉａｏｃｈｅｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｌｉａｏｃｈｅｎｇ
２５２０５９，ＣｈｉＩｌａ
Ａｌｍｒａｃｔ
Ｓｉｌｖｅｒｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓｗｅｒｅｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄｂｙｔｈｅｍｅｔｈｏｄｏｆｃｏｍｂｉｎｉｎｇ
ａｒｅ
ｈｅａｔｉｎｇ
ｗｉｔｈＵＶｉｒｒａｄｉａｔｉｏｎ．Ｉｎｔｈｅａｕｔｈｏｒｓ’ｗｏｒｋ．
ｔｈｅｓｈａｐｅａｎｄｓｉｚｅｏｆｎａｎｏｇｒａＪｎｓｗｈｉｃｈｃａｒｒｙｐｏｓｉｔｉｖｅｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｃｈａｒｇｅｓ
Ｏｎ
ｕｎｉｆ０１Ｔｆｌ
ａｎｄ
ｎｌＴｌ
ｔｈｅｉｒａｖｅｒａｇｅｄｉａｍｅｔｅｒｉｓ７．８
ｎｉｉｋ
Ｂａｓｅｄ
ｔｈｅｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ
ｔｏ
ｓｅｌｆ－ａｓｓｅｍｂｌｙｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＤＮＡ，ｓｉｌｖｅｒｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓｗｅｒｅｅｑｕａｌｌｙ
ａｎｄ
ａｓｓｅｍｂｌｅｄＯ／１
ｔｈｅ
ｐｒｅｄｅｆｉｎｅｄａｌｉｇｎｅｄｃａｌｆ
ｔｈｙｍｕｓＤＮＡ
ｔｒａ
ｆｏｒｍＤＮＡｓｉｌｖｅｒｎａｎｏｗｉｒｅｓ．Ｔｈｅｄｉａｍｅｔｅｒｏｆｔｈｅｗｉｒｅｓｉｓａｂｏｕｔ３０
ｔＯ
ｌｅｎｇｔｈｉｓ
２／ｒｅｘ
ｎｅ
Ｒａｍａｎｓｐｅｃ—
ｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔｔｈｅｓｉｌｖｅｒｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓｍａｉｎｌｙａｔｔａｃｈ
ａｔ
ｔｈｅｂａｃｋｂｏｎｅｃｈａｉｎｏｆＤＮＡａｎｄａｆｆｅｃｔｔｈｅｖｉｂｒａｔｉｏｎｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｄｅ－
ｃｎ３－１
ｏｘｙｒｉｂｏｓｅａｎｄｂａｓｅ．Ｔｈｅｉｎｔｅｎｓｉｔｙｏｆｔｈｅｐｅａｋｓ
ｓｅｓ
７８２
ａｎｄ１０９８
ａｓｓｉｇｎｅｄ
ｔｏ
ｓｔｒｅｔｃｈｖｉｂｒａｔｉｏｎｏｆｐｈｏｓｐｈｏｒｉｅｓｋｅｌｅｔｏｎｄｅｃｒｅａ—
ｓｈａｒｐｌｙａｎｄｔｈｅｂａｎｄ
ｔＯ
ａｔ
ｃｍ－１ｓｈｉｆｔ１０３０ａｎｄ
ｌ
７８２锄一１ｓｈｉｆｔｓｔＯ７９１ｃｒｎ－１．Ｔｈｅｂａｎｄｓｏｆｄｅｏｘｙｒｉｂｏ跎Ｃ一０ｓｔｒｅｔｃｈｖｉｂｒａｔｉｏｎａｔ１０１１ａｎｄ１０５００６４咖一１ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｐｅａｋｓｏｆｂａｓｅｓａｔ１３７２，１３３４，１３０４ａｎｄ７２８ｃｌ＇ｎ－１ｓｈｉｆｔｔｏ
ｃｎｌ－ｌ。ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．
ｌ３６８，１３２０，１２９４ａｎｄ
７３１
ＫＯ肿ｏｒｄｓ
Ｓｉｌｖｅｒｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ；ＤＮＡ；Ｓｉｌｖｅｒｎａｎｏｗｉｒｅｓ；Ｒａｍａｎｓｐｅｃｔｒａ
（ＲｅｃｅｉｖｅｄＡｕｇ１０，２００７；ａｃｃｅｐｔｅｄＮｏｖ．１６，２００７）
＊Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇａｕｔｈｏｒ
DNA银纳米线的制备及其拉曼光谱
作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：
班戈， 董瑞新， 李珂， 韩洪文， 张霞， 李书锋， BAN Ge， DONG Rui-xin， LI Ke，HAN Hong-wen， ZHANG Xia， LI Shu-feng
聊城大学物理科学与信息工程学院:山东,聊城,252059光谱学与光谱分析
SPECTROSCOPY AND SPECTRAL ANALYSIS2009,29(2)1次
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