一种荧光纳米粒子及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于纳米材料领域，具体涉及一种荧光纳米粒子及其制备方法和应用，包括二氧化硅棒，嵌设在所述二氧化硅棒一端的磁性粒子，以及所述二氧化硅棒上修饰有荧光基团，磁性粒子和荧光基团的分布是各向异性的，使得所述荧光纳米粒子是非对称结构，具有各向异性，使其表面物理化学性能呈现非均匀分布的纳米粒子各自物理化学性质不因复合而消失或减弱，使其兼具磁性、荧光性能以及生物相容性，能够实现在细菌检测、抗菌、污水净化以及生物医学成像中的应用。

【技术实现步骤摘要】
一种荧光纳米粒子及其制备方法和应用本专利技术要求2017年11月16日递交的中国专利技术专利申请201711139831.7、专利技术名称为“一种荧光纳米粒子及其制备方法和应用”的在先申请优先权。
本专利技术涉及纳米材料领域，具体涉及一种具有各向异性的多功能非对称结构的荧光纳米粒子及其制备方法和应用。
技术介绍
科学家一直注重寻求纳米
中具有工程特性以及具有期望功能的新型智能材料。在纳米技术中最有潜在应用的研究主题是自下而上的设计一些材料，其中，工程所期望的构件通常是用于创造出一些可以通过自发性自主装的新型材料。因此，目前最为关注的是要一直致力于制备各种类型的构件。科学家必须面临的真正的挑战是寻找新的方法来操纵纳米粒子以及生产所期望属性的纳米粒子。迄今为止，大多数的能量谱可引导球形粒子的制备，这些球形粒子在体积和表面上具有各向同性的性质。如中国专利文献CN103157493A公开了一种负载贵金属的具有可回收功能的复合功能纳米球催化剂，所述纳米球催化剂采用乳液聚合技术，将贵金属纳米颗粒和磁性纳米颗粒包覆到聚合物中，然后利用溶胶-凝胶技术包覆一层二氧化硅，之后将包覆硅材料的催化剂前体煅烧，去除高分子聚合物和表面活性剂等有机支撑，即得。所述的纳米球催化剂在极性溶剂中分散性好，磁性与贵金属的负载量可调，且具有可回收的经济性。然而，该专利文献中所述的纳米球催化剂为包覆结构形成的球形粒子，在体积和表面上具有各向同性的性质，各功能层的物理化学性质极易因为复合而减弱，不但影响了使用效果，还增大了研发成本。目前，针对于荧光检测的具有各向异性的多功能非对称结构的纳米粒子还未有报道。
技术实现思路
因此，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种具有各向异性的多功能非对称结构的荧光纳米粒子及其制备方法和应用。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案如下：本专利技术提供了一种荧光纳米粒子，包括二氧化硅棒，嵌设在所述二氧化硅棒一端的磁性粒子，以及所述二氧化硅棒上修饰的荧光基团。所述磁性粒子和荧光基团的分布是各向异性的。优选的，所述的荧光纳米粒子，所述二氧化硅棒表面修饰有羧基。所述的荧光纳米粒子，所述二氧化硅棒表面负载有抗体。所述抗体的分布是各向异性的。所述的荧光纳米粒子，所述磁性粒子为r-Fe2O3、MeFe2O3、Fe3O4、MnO、NiO、NiCoFe、FeCo、NiFe中的至少一种；其中，Me为Co、Mn、Ni中的一种。所述的荧光纳米粒子，所述纳米粒子的比表面积为800～1200m2/g。所述的荧光纳米粒子，所述纳米粒子累积孔体积不小于0.5cm3/g。所述的荧光纳米粒子，所述纳米粒子的磁响应能力不小于58emu/g。所述的荧光纳米粒子，所述二氧化硅棒为介孔二氧化硅棒。所述的荧光纳米粒子，所述二氧化硅棒的长度为20～500nm，所述磁性粒子的粒径为70～200nm，所述介孔的孔径为1～5nm。所述的荧光纳米粒子，所述抗体为细菌抗体。本专利技术还提供了一种制备所述的荧光纳米粒子的方法，包括如下步骤：S1：将荧光染料分子与硅烷偶联剂偶联，获得荧光硅烷；S2：取磁性粒子水溶液加入含有表面活性剂的水溶液中，充分分散，然后加入弱碱性溶液，随后缓慢加入所述荧光硅烷以及正硅酸乙酯，避光搅拌，分离、洗涤，得到所述荧光纳米粒子。所述的制备方法，在S1步骤中，取荧光染料分子0.05-0.2重量份与8-12体积份的含有硅烷偶联剂的醇溶液在黑暗环境中混合，搅拌12-24小时，即得；所述重量份与所述体积份的关系为mg/mL。所述的制备方法，在S1步骤中，所述硅烷偶联剂为氨丙基三甲氧基硅烷。所述的制备方法，在S1步骤中，所述含氨丙基三甲氧基硅烷的乙醇溶液中氨丙基三甲氧基硅烷体积浓度为8-12％，乙醇为分析纯。所述的制备方法，在S2步骤中，取浓度为8-9mg/mL的所述磁性粒子水溶液0.5-1.5体积份，加入到8-12体积份的含浓度为3-7mg/mL的表面活性剂的水溶液，于35-45℃下充分分散，加入弱碱性试剂450-550体积份，随后缓慢加入所述荧光硅烷0.005-0.015体积份以及正硅酸乙酯0.02-0.04体积份，避光搅拌25-35分钟，磁分离、洗涤，得到所述荧光纳米粒子。所述的制备方法，取浓度为8.6mg/mL的所述磁性粒子水溶液1体积份，加入到10体积份的含浓度为5mg/mL的表面活性剂的水溶液，于40℃下充分分散，加入弱碱性试剂500体积份，随后缓慢加入所述荧光硅烷0.01体积份以及正硅酸乙酯0.03体积份，避光搅拌30分钟，磁分离、洗涤，得到所述荧光纳米粒子。所述荧光硅烷、所述正硅酸乙酯与所述磁性粒子的物质的量之比为：4.9～7.6：4.9～7.6：1；所述表面活性剂为烷基季铵盐CxTAB(x＝12～18)、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二胺中的至少一种，所述表面活性剂的浓度为10-2-102mg/mL；所述弱碱性溶液为浓氨水(98％)。所述的制备方法，还包括将所述荧光纳米粒子进行羧基化处理的步骤，取所述荧光纳米粒子加入含有丁二酸酐的二甲基甲酰胺溶液中，60℃～100℃下避光搅拌均匀，加热保持12～24小时，分离、清洗，即得表面修饰有羧基的所述荧光纳米粒子。所述的制备方法，取所述荧光纳米粒子8-12重量份加入含有丁二酸酐的二甲基甲酰胺溶液45-55体积份中。所述的制备方法，所述含有丁二酸酐的二甲基甲酰胺溶液中丁二酸酐的质量浓度为1.5-2.5％，二甲基甲酰胺为分析纯。所述的制备方法，还包括将所述荧光纳米粒子负载抗体的步骤，取所述表面修饰有羧基的荧光纳米粒子分散在缓冲液中，加入1-乙基-3-(3-二甲基氨丙基)-碳化二亚胺和N-羟基琥珀酰亚胺，室温活化，洗涤，然后加入抗体，避光震荡处理，洗涤，即得。所述的制备方法，将表面羧基功能化处理后的所述磁-介孔荧光二氧化硅棒5-15重量份分散在缓冲液中，加入1-乙基-3-(3-二甲基氨丙基)-碳化二亚胺(EDC)15-25重量份和N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)30-50重量份，室温活化15-45分钟，之后分离磁-介孔荧光二氧化硅棒并用缓冲液洗涤干净，即得活化羧基的磁-介孔荧光二氧化硅棒；按照所述活化羧基的磁-介孔荧光二氧化硅棒与抗体的质量比为8-12:1加入所述细菌抗体，所述细菌抗体为大肠杆菌抗体，并对所述混合溶液进行避光震荡处理1-5小时，洗涤制得抗体偶联的磁-介孔荧光二氧化硅棒，即得负载抗体的荧光纳米粒子。优选的，所述的制备方法，将表面羧基功能化处理后的所述磁-介孔荧光二氧化硅棒10重量份分散在缓冲液中，加入1-乙基-3-(3-二甲基氨丙基)-碳化二亚胺(EDC)20重量份和N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)40重量份，室温活化30分钟，之后分离磁-介孔荧光二氧化硅棒并用缓冲液洗涤干净，即得活化羧基的磁-介孔荧光二氧化硅棒；按照所述活化羧基的磁-介孔荧光二氧化硅棒与抗体的质量比为10:1加入所述细菌抗体，所述细菌抗体为大肠杆菌抗体，并对所述混合溶液进行避光震荡处理3小时，洗涤制得抗体偶联的磁-介孔荧光二氧化硅棒，即得负载抗体的荧光纳米粒子。本专利技术提供了一种复合物，包括所述的荧光纳米粒子。本专利技术提供了一种所述荧光纳米粒子在细菌检测、抗菌、污水净化或生物医学成像中的应用。在本专利技术中，所述重量份与所述体积份的关系为mg/mL。本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种荧光纳米粒子，其特征在于，包括二氧化硅棒，嵌设在所述二氧化硅棒一端的磁性粒子，以及所述二氧化硅棒上修饰有荧光基团。

【技术特征摘要】
2017.11.16 CN 20171113983171.一种荧光纳米粒子，其特征在于，包括二氧化硅棒，嵌设在所述二氧化硅棒一端的磁性粒子，以及所述二氧化硅棒上修饰有荧光基团。2.根据权利要求1所述的荧光纳米粒子，其特征在于，所述二氧化硅棒表面负载有抗体。3.根据权利要求1或2所述的荧光纳米粒子，其特征在于，所述磁性粒子为r-Fe2O3、MeFe2O3、Fe3O4、MnO、NiO、NiCoFe、FeCo、NiFe中的至少一种；其中，Me为Co、Mn、Ni中的一种。4.根据权利要求1-3任一项所述的荧光纳米粒子，其特征在于，所述荧光纳米粒子的比表面积为800～1200m2/g。5.根据权利要求1-4任一项所述的荧光纳米粒子，其特征在于，所述荧光纳米粒子累积孔体积不小于0.5cm3/g。6.根据权利要求1-5任一项所述的荧光纳米粒子，其特征在于，所述荧光纳米粒子的磁响应能力不小于58emu/g。7.根据权利要求1-6任一项所述的荧光纳米粒子，其特征在于，所述二氧化硅棒为介孔二氧化硅棒。8.根据权利要求1-7任一项所述的荧光纳米粒子，其特征在于，所述二氧化硅棒的长度为20～500nm，所述介孔的孔径为1～5nm；所述磁性粒子的粒径为70～200nm。9.根据权利要求1-8任一项所述的荧光纳米粒子，其特征在于，所述抗体为细菌抗体。10.一种制备权利要求1-9任一项所述的荧光纳米粒子的方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：将荧光染料分子与硅烷偶联剂偶联，获得荧光硅烷；S2：取磁性粒子水溶液加入含有表面活性剂的水溶液中，充分分散，然后加入弱碱性溶液，随后缓慢加入所述荧光硅烷以及正硅酸乙酯，避光搅拌，分离、洗涤，得到所述荧光纳米粒子。11.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，在S1步骤中，取荧光染料分子0.05-0.2重量份与8-12体积份的含有硅烷偶联剂的醇溶液在黑暗环境中混合，搅拌12-24小时，即得；所述重量份与所述体积份的关系为mg/mL。12.根据权利要求10或11所述的制备方法，其特征在于，在S1步骤中，所述硅烷偶联剂为氨丙基三甲氧基硅烷。13.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：常智敏，董文飞，王政，邵丹，李力，葛明锋，
申请(专利权)人：中国科学院苏州生物医学工程技术研究所，
类型：发明
国别省市：江苏,32