纳米铜簇及自组装体的仿生催化
纳米粒子的研究应用是目前比较前沿的技术，纳米粒子是指粒度在1—100nm之间的粒子（纳米粒子又称超细微粒）。属于胶体粒子大小的范畴。它们处于原子簇和宏观物体之间的过度区，处于微观体系和宏观体系之间，是由数目不多的原子或分子组成的集团，因此它们既非典型的微观系统亦非典型的宏观系统。1959年末，诺贝尔奖获得者理查德·费曼在一次演讲中首次提出纳米概念，但真正有效地研究纳米粒子开始于二十世纪六十年代。1963年U yeda等人用气体冷凝法制备了金纳米粒子。自从1984年德国科学家Gleiter等人首次用惰性气体凝聚法成功地制得铁纳米微粒以来，标志着纳米科学技术正式诞生。近十多年，越来越多的科学家致力于纳米材料的相关研究中并在制备、性质和应用方面都取得了丰硕的研究成果。
金属纳米簇是尺寸为0.5-10纳米、粒径分布窄的金属微粒。由于巨大的比表面、表面原子处于高度配位不饱和状态以及量子尺寸效应等因素，金属纳米簇作为重要的纳米基元，在构筑催化剂、化学与生物传感器、纳电子器件、高密度磁记录介质等方面有着广泛的应用前景。近几年，对于纳米金簇的研究体系已经比较完善，所以为了寻求新的突破，科学家开始将目光转向纳米银簇，纳米铜簇等。我的课题就是针对纳米铜簇展开的。纳米铜簇是由几个至几十个铜原子组成的具有荧光性，水溶性的分子级聚集体。它因特有的量子尺寸效应，生物相容性好，光稳定性强，反聚合能力强，斯托克斯位移较大等特点，使其在生化传感器，新型催化剂，生物标记，环境检测等领域有着广泛的应用前景。由于纳米铜簇（Cu NCs）有着不可比拟的价格优势，它作为一类新型的光致发光和纳米催化材料，在光致发光分析、生物探针成像和催化等各个领域越来越受到广泛的关注。
纳米铜簇在应用于药学领域主要是作为药物的载体。其作为药物载体主要有以下优点：
1）纳米药物载体可经过血液循环进入毛细血管，还可透过内皮细胞间隙，进入病灶，被细胞以胞饮的方式吸收，实现靶向用药，提高了药物的生物利用率。
2）纳米载体粒径较小，拥有较高的比表面，可以包埋疏水性药物，提高其溶解性，减少常规用药中助溶剂的副作用。
3）纳米药物载体经靶向基团修饰后可实现靶向药物给药，可减少用药剂量，降低其副作用，如叶酸修饰载药纳米粒、磁性载药纳米粒等。
4）纳米载体可延长药物的消除半衰期（t1/2beta;），提高有效血药浓度时间，提高药效，降低用药频率，减少其毒副作用。
5）纳米载体可透过机体屏障对药物作用的限制，如血脑屏障、血眼屏障及细胞生物膜屏障等，使药物到达病灶，提高药效。
而我主要研究纳米铜簇作为还原催化剂的作用强弱以及能否作为氧化催化剂。
纳米铜簇可以作为还原剂，可以还原亚甲蓝。亚甲蓝，化学名称为3,7-双（二甲氨基）吩噻嗪-5-翁氯化物，是一种芳香杂环化合物。被用作化学指示剂、染料、生物染色剂和药物使用。 亚甲蓝的水溶液在氧化性环境中蓝色，但遇锌、氨水等还原剂会被还原成无色状态。纳米铜簇可以作为还原剂还原亚甲蓝使之变为无色。同时为了判断纳米铜簇还原作用的强弱，将之与相同浓度的铜离子溶液和纳米铜晶溶液同时还原亚甲蓝，比较其还原时间，通过还原时间的长短来判断三者还原能力的强弱。
此外，根据体内二价铁离子通过与氧形成配位键而结合在一起的原理，使纳米铜簇与氧之间形成配合物。由文献中查到，高自旋铁（III）-过氧化氢络合物能够在亲核和亲电反应中作为一种活性氧化剂。因此设想纳米铜簇-氧络合物的氧化催化作用。
因为过氧化氢具有氧化性，因此可以作为反应中的氧化剂。而氧气比过氧化氢具有更强的氧化性，同样可以作为氧化剂。因此仿照高自旋铁（III）-过氧化氢络合物的反应可以以纳米铜簇-氧络合物（上步合成的）中的氧作为氧化剂，以多巴胺，2-苯基丙醛（高自旋铁（III）-过氧化氢络合物中的底物）等作为底物反应，对比其与在纯氧中氧化速度的快慢，可以得知纳米铜簇在其中所起的作用，探索纳米铜簇是否可以作为氧作为氧化剂的氧化反应中的催化剂，即氧化催化剂。由于仿照了生物体内二价铁离子运输氧的机制，故属于一种仿生手段。
以上几个课题的开展将由几个方面展开。首先，研究纳米铜簇就要先制备纳米铜簇。根据所查文献，制备方法如下：室温下将三水硝酸铜水溶液(5.0ml 10mM)缓慢滴加到L-谷胱甘肽溶液（5.0ml 50mM)中，用NaOH水溶液（1M）将溶液的pH调节到约5.5-5.8，得到GSH封端的Cu-NCs，将得到的Cu-NCs溶液移至4mlPU管中，加入乙醇离心（8000 r/s,10 min）提纯，最后在烘箱中得到纳米铜簇晶体。由于在实验过程中还用到了纳米铜晶，以下为纳米铜晶的制备过程：在室温条件下，在L-抗坏血酸（ 0.1 M 10 ml ）中在磁子搅拌条件下缓慢滴加硝酸铜溶液（ 0.1 M 1 ml），搅拌一小时即可得到纳米铜晶溶液。再配置相同浓度的铜离子溶液，即可用相同浓度的铜离子溶液，铜纳米晶溶液，纳米铜簇溶液分别与亚甲蓝反应，通过比较亚甲蓝褪色时间来比较三者还原性的强弱。
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