一种测定硫醇分子在金表面上的吸附常数的方法

摘要

本发明公开了一种硫醇分子在金表面吸附常数的测定方法，该方法包括以下步骤：（1）对金纳米棒溶液中的金纳米棒进行不同浓度的手性硫醇分子修饰；（2）确定最大PCD信号对应的金纳米棒组装体溶液；（3）将待测硫醇分子添加到最大PCD信号对应的金纳米棒组装体溶液中；（4）确定该配体交换后的金纳米棒组装体溶液在最大PCD信号对应的峰位处的PCD信号；（5）根据公式计算待测硫醇分子吸附常数K2；其中，K1为手性硫醇分子的吸附常数；c1、c2分别为手性硫醇分子和待测硫醇分子在溶液中的浓度；α为配体交换后的金纳米棒组装体溶液在最大PCD信号对应的峰位处的PCD信号与配体交换前的金纳米棒组装体溶液的最大PCD信号的比值。

权利要求

1.一种硫醇分子在金表面吸附常数的测定方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)对金纳米棒溶液中的金纳米棒进行不同浓度的手性硫醇分子修饰并以金纳米棒的轴向平行排列进行组装；

(2)将经步骤(1)后的金纳米棒组装体溶液分别进行圆二色光谱测定，确定最大PCD信号对应的金纳米棒组装体溶液；

(3)将待测硫醇分子添加到经步骤(2)后得到的最大PCD信号对应的金纳米棒组装体溶液中并进行配体交换；

(4)将经步骤(3)配体交换后的金纳米棒组装体溶液进行圆二色光谱测定，确定该配体交换后的金纳米棒组装体溶液在步骤(2)中最大PCD信号对应的峰位处的PCD信号；

(5)根据公式 计算待测硫醇分子在金表面吸附常数K2；

其中，K1为手性硫醇分子的吸附常数；c1、c2分别为手性硫醇分子和待测硫醇分子在溶液中的浓度；α为在步骤(4)中配体交换后的金纳米棒组装体溶液在步骤(2)中最大PCD信号对应的峰位处的PCD信号与在步骤(2)中配体交换前的金纳米棒组装体溶液的最大PCD信号的比值。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述金纳米棒的长径比为2-5：1。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述金纳米棒的长径比为3-4：1。

4.根据权利要求1、2或3所述的方法，其中，所述金纳米棒溶液中的金纳米棒的浓度为

0.05-0.2nM。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述金纳米棒溶液中的金纳米棒的浓度为0.1-

0.15nM。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述手性硫醇分子为L-半胱氨酸或还原型谷胱甘肽。

7.根据权利要求1或6所述的方法，其中，所述手性硫醇分子的浓度为0.2-10μM。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，该方法还包括在步骤(1)中添加表面活性剂，所述表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述十六烷基三甲基溴化铵的浓度为0.5-10mM。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述十六烷基三甲基溴化铵的浓度为0.5-1mM。

11.根据权利要求8所述的方法，其中，该方法还包括在步骤(1)中添加连接分子。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述连接分子为具有羧基的有机小分子。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述连接分子为柠檬酸钠、乙二胺四乙酸和羧基修饰的聚酰胺胺树状分子中的一种或多种。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述连接分子为柠檬酸钠。

15.根据权利要求11所述的方法，其中，所述连接分子的浓度与所述十六烷基三甲基溴化铵的浓度的比值为0.2-0.4。

16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述连接分子的浓度与所述十六烷基三甲基溴化铵的浓度的比值为0.28-0.32。

17.根据权利要求1或6所述的方法，其中，所述待测硫醇分子的浓度与所述手性硫醇分子的浓度的比值为2-6。

18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述待测硫醇分子的浓度与所述手性硫醇分子的浓度的比值为3-4。

19.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤(1)中，所述以金纳米棒的轴向平行排列进行组装的条件包括：组装温度为20-50℃，组装时间为30-60分钟。

20.根据权利要求19所述的方法，其中，在步骤(1)中，所述以金纳米棒的轴向平行排列进行组装的条件包括：组装温度为25-35℃，组装时间为30-40分钟。

21.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤(3)中，所述配体交换的条件包括：配体交换的温度为20-50℃，配体交换的时间为30-60分钟。

22.根据权利要求21所述的方法，其中，在步骤(3)中，所述配体交换的条件包括：配体交换的温度为25-35℃，配体交换的时间为30-40分钟。

说明书

一种测定硫醇分子在金表面上的吸附常数的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种测定硫醇分子在金表面上的吸附常数的方法，具体地，本发明涉及一种采用常规的圆二色光谱仪测定硫醇分子在金表面上的吸附常数的方法。

背景技术

[0002] 硫醇分子在制备自组装单层膜和纳米颗粒的表面修饰中有重要的应用。为控制表面的性质和功能，通常要对硫醇分子在基底（通常为金）上的密度进行控制。因而，需要对硫醇分子在基底上的吸附常数进行预估，尤其是对已形成硫醇分子自组装单层膜的表面进行配体交换时，对两种硫醇分子的相对吸附常数的预估是必不可少的参数。常用的测定硫醇分子在金表面吸附常数的方法一般是先使用一系列浓度的硫醇分子修饰金表面，通过表面物理性质的改变建立硫醇分子浓度与表面吸附密度之间的关系，最后根据Langmuir等温吸附模型拟合出吸附常数。可以看出，这些方法的关键是选取一种能反映硫醇分子在金表面吸附密度的物理量，这些物理量通常可以通过电化学、石英晶体微天平、原子力显微镜、拉曼光谱和表面等离激元共振光谱等技术获得，这需要操作者具有特殊的实验操作技能。另外，由于测定过程均涉及用一系列浓度的硫醇分子分别修饰基底，耗时较长，对硫醇分子的消耗也较大。

[0003] 最近，手性分子与贵金属纳米颗粒的相互作用引发的新的圆二色性引起了研究者们的极大关注。通常情况下，手性分子的圆二色性（CD）信号主要位于紫外区，而通过与贵金属纳米颗粒的相互作用，可以在贵金属纳米颗粒的SPR波长处诱导出新的CD信号（Nano Lett.2010,10,1374），称为表面等离激元圆二色性（plasmonic CD，PCD）。但是，手性分子诱导的离散纳米颗粒的PCD信号非常弱，一般无法直接进行利用。

[0004] 还有，纳米颗粒组装体的PCD研究最近引起了更为广泛的关注。研究表明，当离散的贵金属纳米颗粒发生聚集或形成组装体之后可以产生显著放大的PCD信号（ACS Nano2012,6,2326）。这一理念已被利用于探测DNA、汞离子和内分泌失调分子等，展示了PCD探针在超灵敏特测方面的诱人前景（J.Am.Chem.Soc.2012,134,3322；Chem.Commun.2012,48,5760；Chem.Commun.2012,48,11889）。但是，利用圆二色光谱法测定硫醇分子在金表面吸附常数的方法目前还没有报导。

[0005] 因此，发展一种简单、灵敏的测定硫醇分子在金表面吸附常数的方法是很有必要的。

发明内容

[0006] 本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供了一种借助常规的圆二色光谱仪、使用微量的硫醇分子就能测量硫醇分子在金表面上吸附常数的方法。

[0007] 为了实现上述目的，本发明提供一种硫醇分子在金表面吸附常数的测定方法，其中，该方法包括以下步骤：

[0008] （1）对金纳米棒溶液中的金纳米棒进行不同浓度的手性硫醇分子修饰并以金纳米棒的轴向平行排列进行组装；

[0009] （2）将经步骤（1）后的金纳米棒组装体溶液分别进行圆二色光谱测定，确定最大PCD信号对应的金纳米棒组装体溶液；

[0010] （3）将待测硫醇分子添加到经步骤（2）后得到的最大PCD信号对应的金纳米棒组装体溶液中并进行配体交换；

[0011] （4）将经步骤（3）配体交换后的金纳米棒组装体溶液进行圆二色光谱测定，确定该配体交换后的金纳米棒组装体溶液在步骤（2）中最大PCD信号对应的峰位处的PCD信号；

[0012] （5）根据公式 计算待测硫醇分子在金表面吸附常数K2；

[0013] 其中，K1为手性硫醇分子的吸附常数；c1、c2分别为手性硫醇分子和待测硫醇分子在溶液中的浓度；α为在步骤（4）中配体交换后的金纳米棒组装体溶液在步骤（2）中最大PCD信号对应的峰位处的PCD信号与在步骤（2）中配体交换前的金纳米棒组装体溶液的最大PCD信号的比值。

[0014] 本发明的发明人通过大量科学实验发现：（1）手性硫醇分子修饰的金纳米棒在金纳米棒溶液中以金纳米棒的轴向平行排列的组装体后可以显著放大PCD信号；（2）对上述组装体进行配体交换（即使用待测硫醇分子部分取代手性硫醇分子）时，可导致PCD信号的下降，通过手性信号下降的程度就可以计算出待测硫醇分子与手性硫醇分子吸附常数的比值，而根据已测定的手性硫醇分子的吸附常数，就可以计算出待测硫醇分子的吸附常数。

[0015] 本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

[0016] 附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

[0017] 图1是本发明实施例1中最大PCD信号对应的1μM L-CYS的圆二色光谱谱图；

[0018] 图2是本发明实施例1中不同浓度的L-CYS在参考峰位610nm处的PCD信号与L-CYS浓度之间的关系曲线；

[0019] 图3为本发明实施例2-9中不同手性硫醇分子与L-CYS发生配体交换后在参考峰位610nm处的PCD信号。

具体实施方式

[0020] 以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

[0021] 根据本发明提供了一种硫醇分子在金表面吸附常数的测定方法，其中，该方法包括以下步骤：

[0022] （1）对金纳米棒溶液中的金纳米棒进行不同浓度的手性硫醇分子修饰并以金纳米棒轴向平行排列进行组装；

[0023] （2）将经步骤（1）后的金纳米棒组装体溶液分别进行圆二色光谱测定，确定最大PCD信号对应的金纳米棒组装体溶液；

[0024] （3）将待测硫醇分子添加到经步骤（2）后得到的最大PCD信号对应的金纳米棒组装体溶液中并进行配体交换；

[0025] （4）将经步骤（3）配体交换后的金纳米棒组装体溶液进行圆二色光谱测定，确定该配体交换后的金纳米棒组装体溶液在步骤（2）中最大PCD信号对应的峰位处的PCD信号；

[0026] （5）根据公式 计算待测硫醇分子在金表面吸附常数K2；

[0027] 其中，K1为手性硫醇分子的吸附常数；c1、c2分别为手性硫醇分子和待测硫醇分子在溶液中的浓度；α为在步骤（4）中配体交换后的金纳米棒组装体溶液在步骤（2）中最大PCD信号对应的峰位处的PCD信号与在步骤（2）中配体交换前的金纳米棒组装体溶液的最大PCD信号的比值。

[0028] 根据本发明，本发明的发明人发现：由于金纳米棒形状上的各向异性，可以产生“头对头”和“肩并肩”等组装形式，其中，在本发明中，所谓“头对头”的组装是指金纳米棒溶液中的金纳米棒以金纳米棒的轴头尾彼此相连进行组装，而所谓“肩并肩”的组装是指金纳米棒溶液中的金纳米棒以金纳米棒的轴向平行排列进行组装；而对金纳米棒溶液中的金纳米棒进行手性硫醇分子修饰并发生所谓的“肩并肩”组装后，可以在得到的金纳米棒组装体的长波SPR吸收峰附近产生强烈的PCD信号；测试该溶液的圆二色光谱可以得到PCD信号，PCD的正信号与负信号的峰位与所使用的金纳米棒的长径比以及金纳米棒的组装度有关，而金纳米棒的组装度与手性硫醇分子的浓度有关。

[0029] 根据本发明，所述金纳米棒的长径比即长度与直径之比可以在较宽范围内选择，优选情况下，所述金纳米棒的长径比可以为2-5：1，更优选地，所述金纳米棒的长径比可以为3-4：1。

[0030] 根据本发明，本发明中使用的金纳米棒可以根据本领域技术人员所熟知的方法获得，例如，将金纳米棒生长溶液与金晶种混合，将混合所得混合物置于金晶种生长的条件下以使所述金晶种生长，所述金纳米棒生长溶液含有表面活性剂、还原剂、四氯金酸和可溶性银盐。所述表面活性剂、还原剂和可溶性银盐可选用本领域常用试剂，优选情况下，表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵，还原剂为抗坏血酸，可溶性银盐为硝酸银。具体制备方法见下述的制备例。

[0031] 根据本发明，其中，所述金纳米棒溶液中的金纳米棒的浓度可以为0.05-0.2nM，优选为0.1-0.15nM。在此金纳米棒浓度范围内进行实验可保证PCD信号较强，同时又不会因为其浓度太高导致圆二色光谱中出现较大噪声。

[0032] 根据本发明，为方便与配体交换之后的金纳米棒组装体溶液的PCD信号比较，选取最大的PCD信号所在的峰位作为参考峰位。例如在本发明实施例1中，如图1所示，选取最大的PCD信号对应的1μM手性硫醇分子所在的峰位610nm处作为参考峰位。

[0033] 根据本发明，本发明的发明人还发现，对金纳米棒溶液中的金纳米棒进行不同浓度的手性硫醇分子修饰并以金纳米棒的轴向平行排列进行组装后，所获得的PCD信号不同，而且PCD信号并非随手性硫醇分子浓度的增大而单调递增。例如在本发明实施例1中，如图2所示，使用不同浓度L-CYS修饰金纳米棒，并使用0.15mM柠檬酸钠引发组装后，610nm处的信号强度在L-CYS浓度为1M时最大，之后随L-CYS浓度的升高信号强度反而降低。由于金纳米棒表面化学的各向异性，在使用硫醇分子对其修饰时，低浓度的硫醇分子优先吸附在金纳米棒的头部，随其浓度升高而逐渐扩展至金纳米棒的侧面。本发明的发明人认为，L-CYS在其浓度低于1M时主要存在于金纳米棒的头部，而在大于1M时开始扩展到金纳米棒的侧面。而纳米棒头部和侧面的手性硫醇分子贡献符号相反的PCD信号，因此得到如图2所示非单调递增的曲线。

[0034] PCD信号的强度可以描述为：

[0035] PCD=S头部×θ头部+S侧面×θ侧面     （公式1）

[0036] 其中，θ为手性硫醇分子在金纳米棒头部或侧面上的覆盖度；S为手性因子，反映了手性分子在头部或侧面时诱导出PCD信号的能力，并且S头部和S侧面具有相反的正负号。

[0037] 这一现象不只是存在于L-CYS，而是对于所有手性硫醇分子都适用，只是信号最大值所对应的手性硫醇分子浓度会有所不同。由此可见，手性硫醇分子浓度的选择是非常关键的。为简化之后配体交换的物理图像，手性硫醇分子的浓度应选择为最大信号所对应的手性硫醇分子浓度。

[0038] 通过上述方式选择了手性硫醇分子的浓度后，配体交换可认为只发生在金纳米棒的头部。根据Langmuir等温吸附模型，配体交换达到平衡后，两种硫醇分子（手性硫醇分子和待测硫醇分子）在金纳米棒头部的密度之比就由两种分子在溶液中的浓度和在金表面的吸附常数所决定：

[0039]      （公式2）

[0040] 其中，θ1和θ2分别为覆盖度，Κ1和Κ2分别为吸附常数，c1和c2分别为分子在溶液中的浓度，下标1和2分别代表手性硫醇分子和待测硫醇分子。

[0041] 通过将CD信号与覆盖度建立关系，可以把公式2改写为

[0042]      （公式3）

[0043] 其中，α为配体交换后的金纳米棒组装体溶液在参考峰位处的PCD信号与配体交换前金纳米棒组装体溶液的最大PCD信号的比值，在本发明，所述参考峰位为在步骤（2）中圆二色光谱中最大PCD信号对应的峰位。由于K1是已知的，在测量出PCD的变化（α）后即可由公式2计算出待测硫醇分子在金表面的吸附常数。

[0044] 上述公式只考虑了在金纳米棒头部发生的配体交换，而实际上被置换下来的L-CYS有一部分又在金纳米棒的侧面发生吸附，造成额外的信号下降。实验上也确实观察到这样的现象。例如在1μM L-CYS修饰的纳米棒组装体中再次加入3μM L-CYS会导致610nm处PCD信号发生10mDeg的下降。然而测试其它分子（如4-巯基吡啶）时，纯粹由配体交换造成的PCD信号下降就大于30mDeg，而且置换下来的L-CYS浓度远小于3μM，这部分L-CYS引起的PCD信号将远小于上述的10mDeg。因此，为简化计算公式，我们仅考虑纳米棒头部的配体交换。

[0045] 本发明提供的测定硫醇分子在金表面吸附常数的方法，仅需要借助常规的圆二色光谱仪，使用微量的硫醇分子就能方便地测定硫醇分子在金表面的吸附常数。

[0046] 根据本发明，其中，所述手性硫醇分子的类型没有限制，优选地，所述手性硫醇分子可以为L-半胱氨酸或还原型谷胱甘肽。

[0047] 根据本发明，其中，所述手性硫醇分子的浓度可以为0.2-10μM，即需使用浓度在0.2-10μM的手性分子对金纳米棒进行分别修饰，并选取PCD信号最大的手性分子浓度进行下一步配体交换的实验。

[0048] 根据本发明，其中，该方法还包括在步骤（1）中添加表面活性剂，所述表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵。

[0049] 根据本发明，其中，所述十六烷基三甲基溴化铵的浓度可以为0.5-10mM，优选为0.5-1mM。在此CTAB浓度范围内进行实验可保证金纳米棒在组装过程中的稳定性，同时又不因CTAB浓度太高导致需要高浓度的手性硫醇分子对金纳米棒进行修饰。

[0050] 根据本发明，其中，所述方法还可以包括在步骤（1）中添加连接分子。

[0051] 根据本发明，其中，所述连接分子为能够引起金纳米棒以金纳米棒的轴向平行排列进行组装的分子，可以选择具有羧基的有机小分子，优选为柠檬酸钠、乙二胺四乙酸和羧基修饰的聚酰胺胺树状分子中的一种或多种，更优选为柠檬酸钠。

[0052] 根据本发明，其中，所述连接分子的浓度与所述十六烷基三甲基溴化铵的浓度的比值可以为0.2-0.4，优选为0.28-0.32；在此连接分子浓度范围下实验可保证金纳米棒具有足够大的组装度以产生较大的PCD信号，同时又不因连接分子浓度过高而引起金纳米棒的混乱团聚。

[0053] 根据本发明，其中，在步骤（2）中，所述待测硫醇分子的浓度与所述手性硫醇分子的浓度的比值为2-6，优选为3-4。

[0054] 根据本发明，其中，在步骤（1）中，所述以金纳米棒的轴向平行排列进行组装可以在水浴中进行，其中，所述以金纳米棒的轴向平行排列进行组装的条件可以包括：组装温度为20-50℃，组装时间为30-60分钟；优选地，所述以金纳米棒的轴向平行排列进行组装的条件可以包括：组装温度为25-35℃，组装时间为30-40分钟。

[0055] 根据本发明，其中，在步骤（3）中，所述配体交换的温度应和前述组装过程中所用温度保持一致，以保证配体交换时组装体的结构不因温度改变而改变。具体地，所述配体交换的条件可以包括：配体交换的温度为20-50℃，配体交换的时间为30-60分钟；优选地，所述配体交换的条件可以包括：配体交换的温度为25-35℃，配体交换的时间为30-40分钟；在该时间范围可保证配体交换进行完全，并不因时间过长导致金纳米棒的组装体结构发生改变。

[0056] 以下将通过实施例对本发明进行详细描述。

[0057] 以下制备例、实施例和对比例中，四氯金酸和硝酸银购自国药集团化学试剂有限公司；硼氢化钠、十六烷基三甲基溴化铵、抗坏血酸、柠檬酸钠、乙二胺四乙酸、羧基修饰的聚酰胺胺树状分子、十八烷基硫醇、L-半胱氨酸、4-巯基苯酚和4-氨基硫代苯酚购自Alfa Aesar；4-巯基吡啶和4-巯基苯甲酸均购自Acros Orgianics；HS-C11-(EG)6-OMe（PEG-OMe）、HS-C11-(EG)6-NH（2 PEG-NH2）、HS-C11-(EG)6-OCH2-COOH（PEG-COOH）和HS-C11-(EG)6-OH（PEG-OH）均购自ProChimia。

[0058] 以下实施例和对比例中，圆二色光谱在JASCO J-810圆二色光谱仪上于室温下测得。石英晶体微天平（QCM）购自Maxtek公司，型号为QCM200。

[0059] 制备例1

[0060] 该制备例用于说明在本发明中制备金纳米棒溶液的一种方法。

[0061] （1）金晶种的制备

[0062] 取7.5mL浓度为0.1M CTAB水溶液，向其中加入55.1μL浓度为45.4mM的四氯金酸水溶液，混合均匀后将体积稀释到9.4mL，在磁力搅拌的条件下加入0.6mL浓度为0.01M的硼氢化钠水溶液（使用前临时配制并置于冰水中保存），制得混合溶液（CTAB、硼氢化钠和四氯金酸的摩尔比为300：2.4：1），搅拌3min后静置2-5小时，得到含有金晶种的金晶种溶液，金晶种溶液中金的浓度为0.25mM。

[0063] （2）金纳米棒溶液的制备

[0064] 取100mL浓度为0.1M的CTAB水溶液，向其中依次加入2.04mL浓度为24.0mM的四氯金酸水溶液，105μL浓度为0.1M的硝酸银水溶液，混合均匀后，再加入552μL浓度为0.1M的抗坏血酸水溶液，混合溶液由桔红色变为无色；然后加入120μL金晶种溶液，混合均匀后放入30℃恒温水浴中。静置12小时后以40分钟的间隔两次加入浓度为0.1M的抗坏血酸55.2μL。

[0065] （3）金纳米棒溶液的纯化

[0066] 将制得的金纳米棒溶液在30℃下以9200rpm的转速离心10min，吸去上清液后加入相同体积的去离子水，以相同的条件再次离心，加入去离子水并调整溶液中金纳米棒的浓度为0.1nM。

[0067] （4）上述制备的金纳米棒溶液中的金纳米棒的长径比为2-5。

[0068] 实施例1

[0069] 本实施例用来说明采取不同浓度的L-CYS修饰金纳米棒以金纳米棒的轴向平行排列进行组装后，确定产生最大PCD信号所对应的金纳米棒组装体溶液、参考峰位最大PCD信号所对应的金纳米棒组装体溶液的吸附常数以及本实施例用来说明采用本发明的方法测定4-巯基吡啶在金表面吸附常数。

[0070] 取1mL制备例1制备并纯化的金纳米棒溶液，加入浓度为0.1M的CTAB水溶液5μL，使混合溶液中的CTAB浓度为0.5mM。加入浓度分别为0.2μM、0.4μM、0.6μM、0.8μM、1μM、2μM、3μM、4μM、5μM、6μM、7μM、8μM、9μM和10μM的L-CYS溶液各10μL，然后加入浓度为10mM的柠檬酸钠溶液10μL在温度30℃下组装30分钟引发金纳米棒以金纳米棒的轴向平行排列进行组装，得到不同浓度的L-CYS溶液修饰后的金纳米棒组装体溶液。

[0071] 然后，在30℃恒温水浴中静置30分钟后，分别测上述金纳米棒组装体溶液的圆二色光谱，得到最大PCD信号所对应的L-CYS溶液的浓度为1μM，如图1所示，以浓度为1μM的L-CYS溶液在PCD信号最大时所在的峰位610nm为参考峰位，建立PCD信号强度与L-CYS浓度之间的关系，如图2所示，可以发现PCD信号在L-CYS为1μM时信号最大，这时L-CYS在金纳米棒头部达到饱和，记录在610nm处的PCD信号的强度，且可选取1μM的L-CYS溶液进行下一步的配体交换实验。

[0072] 本实施例同时也测得了L-CYS在金纳米棒头部的吸附常数。例如，将图2中L-CYS浓度从0至1μM的数据按照Langmuir等温吸附模型进行拟合可以得到L-CYS的吸附常数为3.90×105M-1。若采用图2中L-CYS浓度从1至100μM的数据按照Langmuir等温吸附模型进行拟合，5 -1
吸附常数为2.7×10M ，这一差别有可能是金纳米棒头部与侧面晶面结构的不同导致的。
故采用3.9×105M-1这一数值，因为后续的配体交换主要是在金纳米棒的头部进行的。

[0073] 然后，在浓度为1μM的L-CYS溶液修饰后的金纳米棒组装体溶液中加入浓度为0.1mM的4-巯基吡啶溶液30μL，继续在30℃恒温水浴中静置30分钟进行配体交换。将经配体交换后的金纳米棒组装体溶液进行圆二色光谱测定，确定该配体交换后的金纳米棒组装体溶液在参考峰位610nm处的PCD信号强度。

[0074] 根据公式 计算得出4-巯基吡啶在金表面的吸附常数K2为L-CYS吸附常数的0.74倍，即2.89×105M-1。

[0075] 实施例2

[0076] 本实施例用来说明采取不同浓度的L-CYS修饰金纳米棒以金纳米棒的轴向平行排列进行组装后，确定产生最大PCD信号所对应的金纳米棒组装体溶液、参考峰位最大PCD信号所对应的金纳米棒组装体溶液的吸附常数以及本实施例用来说明采用本发明的方法测定4-巯基苯甲酸在金表面吸附常数。

[0077] 取1mL制备例1制备并纯化的金纳米棒溶液，加入浓度为0.1M的CTAB水溶液10μL，使混合溶液中的CTAB浓度为1mM。加入浓度分别为0.2μM、0.4μM、0.6μM、0.8μM、1μM、2μM、3μM、4μM、5μM、6μM、7μM、8μM、9μM和10μM的L-CYS溶液各10μL，然后加入浓度为10mM的柠檬酸钠溶液40μL在温度25℃下组装40分钟，引发金纳米棒的“肩并肩”组装，得到不同浓度的L-CYS溶液修饰后的金纳米棒组装体溶液。

[0078] 然后，在30℃恒温水浴中静置30分钟后，分别测上述金纳米棒组装体溶液的圆二色光谱，得到最大PCD信号所对应的L-CYS溶液的浓度为1μM，以浓度为1μM的L-CYS溶液在PCD信号最大时所在的峰位610nm为参考峰位，建立PCD信号强度与L-CYS浓度之间的关系，可以发现PCD信号在L-CYS为1μM时信号最大，这时L-CYS在金纳米棒头部达到饱和，记录在610nm处的PCD信号的强度，且可选取1μM的L-CYS溶液进行下一步的配体交换实验。

[0079] 本实施例同时也测得了L-CYS在金纳米棒头部的吸附常数。例如，将L-CYS浓度从0至1μM的数据按照Langmuir等温吸附模型进行拟合同样可以得到L-CYS的吸附常数为3.90×105M-1。

[0080] 然后，在浓度为1μM的L-CYS溶液修饰后的金纳米棒组装体溶液中加入浓度为0.1mM的4-巯基苯甲酸溶液40μL，继续在25℃恒温水浴中静置40分钟进行配体交换。将经配体交换后的金纳米棒组装体溶液进行圆二色光谱测定，确定该配体交换后的金纳米棒组装体溶液在参考峰位610nm处的PCD信号强度。

[0081] 根据公式 计算得出4-巯基苯甲酸在金表面的吸附常数K2为L-CYS吸附常数的0.82倍，即3.20×105M-1。

[0082] 实施例3

[0083] 本实施例用来说明采取不同浓度的L-GSH修饰金纳米棒以金纳米棒的轴向平行排列进行组装后，确定产生最大PCD信号所对应的金纳米棒组装体溶液、参考峰位最大PCD信号所对应的金纳米棒组装体溶液的吸附常数以及本实施例用来说明采用本发明的方法测定4-巯基苯酚在金表面吸附常数。

[0084] 取1mL制备例1制备并纯化的金纳米棒溶液，加入浓度为0.1M的CTAB水溶液100μL，使混合溶液中的CTAB浓度为10mM。加入浓度分别为0.2μM、0.4μM、0.6μM、0.8μM、1μM、2μM、3μM、4μM、5μM、6μM、7μM、8μM、9μM和10μM的L-GSH溶液各10μL，然后加入浓度为10mM的乙二胺四乙酸溶液280μL在温度20℃下组装60分钟引发金纳米棒的“肩并肩”组装，得到不同浓度的L-GSH溶液修饰后的金纳米棒组装体溶液。

[0085] 然后，在30℃恒温水浴中静置30分钟后，分别测上述金纳米棒组装体溶液的圆二色光谱，得到最大PCD信号所对应的L-GSH溶液的浓度为1μM，以浓度为1μM的L-GSH溶液在PCD信号最大时所在的峰位610nm为参考峰位，建立PCD信号强度与L-GSH浓度之间的关系，可以发现PCD信号在L-GSH为1μM时信号最大，这时L-GSH在金纳米棒头部达到饱和，记录在610nm处的PCD信号的强度，且可选取1μM的L-GSH溶液进行下一步的配体交换实验。

[0086] 本实施例同时也测得了L-GSH在金纳米棒头部的吸附常数。例如，将L-GSH浓度从0至1μM的数据按照Langmuir等温吸附模型进行拟合同样可以得到L-GSH的吸附常数为3.90×105M-1。

[0087] 然后，在浓度为1μM的L-GSH溶液修饰后的金纳米棒组装体溶液中加入浓度为0.1mM的4-巯基苯酚溶液20μL，继续在20℃恒温水浴中静置60分钟进行配体交换。将经配体交换后的金纳米棒组装体溶液进行圆二色光谱测定，确定该配体交换后的金纳米棒组装体溶液在参考峰位610nm处的PCD信号强度。

[0088] 根据公式 计算得出4-巯基苯酚在金表面的吸附常数K2为L-GSH吸附常数的0.80倍，即3.12×105M-1。

[0089] 实施例4

[0090] 本实施例用来说明采取不同浓度的L-CYS修饰金纳米棒以金纳米棒的轴向平行排列进行组装后，确定产生最大PCD信号所对应的金纳米棒组装体溶液、参考峰位最大PCD信号所对应的金纳米棒组装体溶液的吸附常数以及本实施例用来说明采用本发明的方法测定4-氨基硫代苯酚在金表面吸附常数。

[0091] 取1mL制备例1制备并纯化的金纳米棒溶液，加入浓度为0.1M的CTAB水溶液20μL，使混合溶液中的CTAB浓度为2mM。加入浓度分别为0.2μM、0.4μM、0.6μM、0.8μM、1μM、2μM、3μM、4μM、5μM、6μM、7μM、8μM、9μM和10μM的L-CYS溶液各10μL，然后加入浓度为10mM的羧基修饰的聚酰胺胺树状分子溶液64μL在温度50℃下组装30分钟引发金纳米棒的“肩并肩”组装，得到不同浓度的L-CYS溶液修饰后的金纳米棒组装体溶液。

[0092] 然后，在30℃恒温水浴中静置30分钟后，分别测上述金纳米棒组装体溶液的圆二色光谱，得到最大PCD信号所对应的L-CYS溶液的浓度为1μM，以浓度为1μM的L-CYS溶液在PCD信号最大时所在的峰位610nm为参考峰位，建立PCD信号强度与L-CYS浓度之间的关系，可以发现PCD信号在L-CYS为1μM时信号最大，这时L-CYS在金纳米棒头部达到饱和，记录在610nm处的PCD信号的强度，且可选取1μM的L-CYS溶液进行下一步的配体交换实验。

[0093] 本实施例同时也测得了L-CYS在金纳米棒头部的吸附常数。例如，将L-CYS浓度从0至1μM的数据按照Langmuir等温吸附模型进行拟合同样可以得到L-CYS的吸附常数为3.9×105M-1。

[0094] 然后，在浓度为1μM的L-CYS溶液修饰后的金纳米棒组装体溶液中加入浓度为0.1mM的4-氨基硫代苯酚溶液60μL，继续在50℃恒温水浴中静置30分钟进行配体交换。将经配体交换后的金纳米棒组装体溶液进行圆二色光谱测定，确定该配体交换后的金纳米棒组装体溶液在参考峰位610nm处的PCD信号强度。

[0095] 根据公式 计算得出4-氨基硫代苯酚在金表面的吸附常数K2为L-CYS吸附常数的0.52倍，即2.03×105M-1。

[0096] 实施例5

[0097] 本实施例用来说明采用本发明的方法测定HS-C11-(EG)6-OMe（PEG-OMe）在金表面吸附常数。

[0098] 按照与实施例1相同的测定方法测定HS-C11-(EG)6-OMe在金表面吸附常数，所不同之处在于将4-巯基吡啶替换为HS-C11-(EG)6-OMe。

[0099] 根据公式 计算得出HS-C11-(EG)6-OMe在金表面的吸附常数K2为L-CYS吸附常数的1.57倍，即6.12×105M-1。

[0100] 实施例6

[0101] 本实施例用来说明采用本发明的方法测定HS-C11-(EG)6-OCH2-COOH（PEG-COOH）在金表面吸附常数。

[0102] 按照与实施例1相同的测定方法测定HS-C11-(EG)6-OCH2-COOH在金表面吸附常数，所不同之处在于将4-巯基吡啶替换为HS-C11-(EG)6-OCH2-COOH。

[0103] 根据公式 计算得出HS-C11-(EG)6-OCH2-COOH在金表面的吸附常数K2为L-CYS吸附常数的1.31倍，即5.11×105M-1。

[0104] 实施例7

[0105] 本实施例用来说明采用本发明的方法测定HS-C11-(EG)6-OH（PEG-OH）在金表面吸附常数。

[0106] 按照与实施例1相同的测定方法测定HS-C11-(EG)6-OH在金表面吸附常数，所不同之处在于将4-巯基吡啶替换为HS-C11-(EG)6-OH。

[0107] 根据公式 计算得出HS-C11-(EG)6-OH在金表面的吸附常数K2为L-CYS吸附常数的1.53倍，即5.97×105M-1。

[0108] 实施例8

[0109] 本实施例用来说明采用本发明的方法测定HS-C11-(EG)6-NH（2 PEG-NH2）在金表面吸附常数。

[0110] 按照与实施例1相同的测定方法测定HS-C11-(EG)6-NH2在金表面吸附常数，所不同之处在于将4-巯基吡啶替换为HS-C11-(EG)6-NH2。

[0111] 根据公式 计算得出HS-C11-(EG)6-NH2在金表面的吸附常数K2为L-CYS吸附常数的1.04倍，即4.06×105M-1。

[0112] 对比例1

[0113] 根据文献（Langmuir1994,10,3315）阐述使用石英晶体微天平（QCM）测量实施例6中PEG-COOH在金表面结合常数的方法。

[0114] 首先将表面镀有金膜的QCM浸入100mL PEG-COOH溶液中，其中PEG-COOH浓度分别为3μM、10μM、30μM、100μM和300μM；通过QCM振动频率的变化测定PEG-COOH分子在金膜上的吸附量及覆盖度；最后通过建立PEG-COOH的覆盖度与PEG-COOH浓度的关系来计算PEG-COOH在金表面的吸附常数为3.5×105M-1。

[0115] 这种方法中使用到的QCM对外界干扰十分敏感，因此操作难度较大。另外，该方法对PEG-COOH的消耗量大，溶液体积需要100mL，PEG-COOH分子的浓度最高要达到300μM。最终测得的吸附常数要小于使用本发明的方法所测定的吸附常数，这有可能是QCM自身稳定性较差、受到外界干扰造成的误差引起的。

[0116] 通过以上实施例1-8的实验结果如图3所示，表明：4-巯基苯甲酸和4-氨基硫代苯酚在金表面的吸附常数与4-巯基吡啶接近，分别为L-CYS吸附常数的0.82倍（即3.20×105M-1 5 -1）和0.52倍（即2.03×10M ）；4-巯基苯酚在金表面的吸附常数为L-GSH吸附常数的0.80倍（即3.12×105M-1）；而HS-C11-(EG)6-OMe（PEG-OMe）、HS-C11-(EG)6-OCH2-COOH（PEG-COOH）、HS-C11-(EG)6-OH（PEG-OH）、HS-C11-(EG)6-NH（2 PEG-NH2）四种分子在金表面的吸附常数也比较接近，分别为L-CYS吸附常数的1.57倍（即6.12×105M-1）、1.31倍（即5.11×105M-1）、1.53
5 -1 5 -1
倍（即5.97×10 M ）、1.04倍（即4.06×10M ），并且均大于前述四种分子。可见，采用本发明的方法借助常规的圆二色光谱仪、使用微量的硫醇分子就能测量硫醇分子在金表面上吸附常数；另外，这一结果也表明硫醇分子在金表面的吸附常数主要取决于分子的链长，而与其官能团和所带电荷关系不大。

[0117] 以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

[0118] 另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

[0119] 此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。