一种荧光增强的编码微球及其制备方法技术

一种荧光增强的编码微球及其制备方法，在磁编码载体微球外面包覆多孔光子晶体壳层结构，并使光子晶体的禁带与检测荧光的激发波长或发射波长相匹配，从而增强荧光检测信号，制备方法包括以下步骤：将磁性纳米粒子均匀分散到聚合物溶液中或聚合物的前聚体中；将单分散二氧化硅粒子均匀分散到前驱体中的一种或多种的溶液中；通过注射泵向微球生成装置中注入3％～10％的聚乙烯醇溶液或者甲基硅油或正十六烷；把含有磁性纳米粒子的聚合物溶液、含有二氧化硅粒子的前驱体溶液注入生成装置，出口得到球形胶囊，通过干燥固化，把固化后的胶囊用2～4％的HF水溶液处理，去除壳层的二氧化硅粒子，最后得到外面包覆贯通孔洞的光子晶体壳层的磁含量编码的聚合物载体微球。

Fluorescence enhanced coding microsphere and preparation method thereof

Encoding microsphere and a preparation method thereof, a fluorescence enhancement, coated porous photonic crystal shell structure in the outside magnetic vector encoding microspheres, and the band gap of the photonic crystal and the fluorescence excitation or emission wavelength, thereby enhancing the fluorescence signal, the preparation method comprises the following steps: the magnetic nanoparticles are uniformly dispersed into the polymer in the solution or polymer precursor; monodisperse silica particles dispersed into the solution of one or more precursor in the generation of 3% ~ 10%; polyvinyl alcohol solution or methyl silicone oil or sixteen alkyl injection device to microspheres by injection pump; the precursor solution, containing magnetic polymer solution the nanoparticles containing silica particles into the generation device, export spherical capsule, through drying and curing, the capsule cured with 2 ~ 4 The HF aqueous solution was used to remove the silicon dioxide particles, and finally, the magnetic polymer microspheres were obtained by the magnetic content of the photonic crystal shell outside the hole.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种利用在磁编码载体微球外面包覆多孔光子晶体壳层结构，利用光子晶体增强荧光信号的磁编码载体微球及其制备方法。
技术介绍
随着生物医学的迅速发展，在疾病检测、药物发现等领域都需要进行高通量的生物分析。虽然平面芯片技术被广泛的应用在高通量分析中，他们在反应速度上有一定限制，在可重复性和可靠性上有一定局限性。悬浮阵列是另外一项替代策略，探针分子载体则可以自由散布到反应体系中，不受空间位置的限制。对于悬浮阵列，主要有两个关键问题。一个是需要对流动载体进行编码。近年来各种新型的编码载体相继出现并得到了广泛应用。其中聚合物微球作为一种固相载体具有显著的优势，比如比表面积大、可以通过搅拌等辅助手段加快反应速度、表面结合的分子在反应后可以从溶液分离出来等等。此外，目标分子的分析是悬浮载体技术中另一个重要部分，通常通过标记在生物分子上的标记物质来检测。本专利技术提出了一种以磁含量编码的微球作为流动载体，并在载体微球外面包覆多孔光子晶体壳层结构，利用在磁编码利用光子晶体增强荧光信号，具有编码、译码简单，检测灵敏度高等优点。
技术实现思路
技术问题：本专利技术的目的是提供一种载体微球的荧光信号增强方式及其制备方法，这种聚合物编码微球直径在50μm～500μm之间，可以作为高通量、高灵敏度生物分析的载体，制备方法简单高效。技术方案：为解决上述技术问题，本专利技术采用的一个技术方案是：提供一种光子晶体增强荧光信号的磁编码载体微球，编码微球的内核为包裹有磁性纳米粒子的聚合物微球，外壳为孔洞相互贯通的多孔光子晶体。以磁性纳米粒子的含量作为载体的编码，以光子晶体增强标记生物分子的荧光信号。在本专利技术一个较佳实例中，载体微球直径在50μm～500μm之间，光子晶体层厚度为2μm～50μm，偏差在5％以内；在本专利技术一个较佳实例中，所述的光子晶体壳层为孔洞相互贯通的多孔光子晶体，光子晶体的反射峰在300～1000nm，半峰宽小于100nm；在本专利技术一个较佳实例中，所述的磁编码载体微球为将磁性纳米粒子包裹在聚合物微球内部，通过包裹磁性纳米粒子的量不同获得以磁含量作为特征编码的载体微球；在本专利技术一个较佳实例中，载体微球对标记生物分子的荧光信号增强10倍以上。本专利技术的光子晶体增强荧光信号的磁编码载体微球的制备方法步骤为：1)将磁性纳米粒子均匀分散到聚合物溶液中或聚合物的前聚体中，其中的含量为聚合物的0.01～100％wt；2)将单分散二氧化硅粒子均匀分散到含有聚合物前驱体中的一种或多种的溶液中，调节二氧化硅粒子的浓度直至自组装排列形成光子晶体结构，通过改变二氧化硅粒子的粒径或浓度来调节光子晶体禁带的位置；3)通过注射泵向微球生成装置的入口A中注入3％～10％的聚乙烯醇溶液或者甲基硅油或正十六烷；4)把含有磁性纳米粒子的聚合物溶液注入到生成装置的入口B，把含有二氧化硅粒子的前驱体溶液注入到生成装置的入口C，使通过生成装置的出口在聚乙烯醇溶液或者甲基硅油中分散成一个个球形胶囊，核为磁性纳米粒子的聚合物溶液，壳为含有二氧化硅粒子的前驱体溶液，然后通过紫外光照使含有二氧化硅粒子的前驱体溶液聚合；通过入口三相的流速调节胶囊的核、壳的大小；5)把接收的胶囊在旋转蒸发仪上30℃～70℃缓慢旋转蒸发干燥固化，或者加热聚合固化；6)把固化后的胶囊用2～4％的HF水溶液处理，去除壳层的二氧化硅粒子，最后得到外面包覆贯通孔洞的光子晶体壳层的磁含量编码的聚合物载体微球。在本专利技术一个较佳实例中，所述光子晶体壳层的组成材料为聚乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(ETPTA)、聚甲基丙烯酸羟乙基酯(HEMA)、聚丙烯酰胺(PAM)、聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)、聚乙二醇(PEG)、聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAM)中的一种或多种混合物；在本专利技术一个较佳实例中，所述的磁编码载体微球中聚合物的组成材料为聚苯乙烯(PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(ETPTA)中的一种或多种混合物，磁性纳米粒子为四氧化三铁、氧化铁及其复合物；在本专利技术一个较佳实例中，所述的液滴生成装置为协流式微流控装置，材料选用二氧化过硅、玻璃、特氟龙、聚二甲基硅氧烷的一种或多种。有益效果：本专利技术的光子晶体增强荧光信号的磁编码载体微球具有编码、译码简单，检测灵敏度高等优点，可以应用于核酸、蛋白、细胞等多元生物分析领域。附图说明图1是本专利技术编码载体微球的示意图，图2是编码微球装置示意图；附图中各部件的标记如下：包裹有磁性纳米粒子的聚合物内核1，孔洞相互贯通的多孔光子晶体外壳2，液滴生成装置的入口B3，液滴生成装置的入口C4，液滴生成装置的入口A5，液滴生成装置的出口6。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的较佳实施例进行详细阐述，以使本专利技术的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本专利技术的保护范围做出更为清楚明确的界定。请参阅图1，本专利技术实施例提供如下技术方案：在一个实施例中，提供一种光子晶体增强荧光信号的磁编码载体微球的制备方法，所述编码微球是以包裹有磁性纳米粒子的聚合物为内核，孔洞相互贯通的多孔光子晶体为外壳。优选的，所述的载体微球直径在50μm～500μm之间，光子晶体层厚度为2μm～50μm，偏差在5％以内；优选的，所述的光子晶体壳层为孔洞相互贯通的多孔光子晶体，光子晶体的反射峰在300～1000nm，半峰宽小于100nm；优选的，所述的磁编码载体微球为将磁性纳米粒子包裹在聚合物微球内部，通过包裹磁性纳米粒子的量不同获得以磁含量作为特征编码的载体微球；优选的，载体微球对标记生物分子的荧光信号增强10倍以上。为解决上述技术问题，本专利技术采用的另一个技术方案是：提供一种制备所述光子晶体增强荧光信号的磁编码载体微球的方法，包括以下步骤：(1)将磁性纳米粒子均匀分散到聚合物溶液中或聚合物的前聚体中，其中的含量为聚合物的0.01～100％wt；(2)将单分散二氧化硅粒子均匀分散到含有聚合物前驱体中的一种或多种的溶液中，调节二氧化硅粒子的浓度直至自组装排列形成光子晶体结构，通过改变二氧化硅粒子的粒径或浓度来调节光子晶体禁带的位置；(3)通过注射泵向微球生成装置的入口A中注入3％～10％的聚乙烯醇溶液或者甲基硅油或正十六烷；(4)把含有磁性纳米粒子的聚合物溶液注入到生成装置的入口B，把含有二氧化硅粒子的前驱体溶液注入到生成装置的入口C，使通过生成装置的出口在聚乙烯醇溶液或者甲基硅油中分散成一个个球形胶囊，核为磁性纳米粒子的聚合物溶液，壳为含有二氧化硅粒子的前驱体溶液，然后通过紫外光照使含有二氧化硅粒子的前驱体溶液聚合；通过入口三相的流速调节胶囊的核、壳的大小；(5)把接收的胶囊在旋转蒸发仪上30℃～70℃缓慢旋转蒸发干燥固化，或者加热聚合固化；(6)把固化后的胶囊用2～4％的HF水溶液处理，去除壳层的二氧化硅粒子，最后得到外面包覆贯通孔洞的光子晶体壳层的磁含量编码的聚合物载体微球。优选的，所述光子晶体壳层的组成材料为聚乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(ETPTA)、聚甲基丙烯酸羟乙基酯(HEMA)、聚丙烯酰胺(PAM)、聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)、聚乙二醇(PEG)、聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAM)中的一种或多种混合物；优选的，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种荧光增强的编码微球，其特征在于在磁编码载体微球外面包覆一层光子晶体壳层结构，并使光子晶体的禁带与检测荧光的激发波长或发射波长相匹配，从而增强荧光的信号，得到荧光增强的编码微球。

【技术特征摘要】
1.一种荧光增强的编码微球，其特征在于在磁编码载体微球外面包覆一层光子晶体壳层结构，并使光子晶体的禁带与检测荧光的激发波长或发射波长相匹配，从而增强荧光的信号，得到荧光增强的编码微球。2.根据权利要求1所述的荧光增强的编码微球，其特征在于所述的光子晶体壳层为孔洞相互贯通的多孔光子晶体。3.根据权利要求1或2所述的荧光增强的编码微球，其特征在于所述光子晶体壳层的组成材料为聚乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯ETPTA、聚甲基丙烯酸羟乙基酯HEMA、聚丙烯酰胺PAM、聚乙二醇二丙烯酸酯PEGDA、聚乙二醇PEG或聚(N-异丙基丙烯酰胺)PNIPAM中的一种或多种混合物。4.根据权利要求1所述的荧光增强的编码微球，其特征在于所述的磁编码载体微球为将磁性纳米粒子被包裹在聚合物微球内部，通过包裹磁性纳米粒子的量不同获得以磁含量作为特征编码的载体微球。5.根据权利要求1或4所述的荧光增强的编码微球，其特征在于所述磁编码载体微球的组成材料为聚苯乙烯PS、聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、聚二甲基硅氧烷(PDMS)或聚乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯ETPTA中的一种或多种混合物。6.根据权利要求1所述的荧光增强的编码微球，其特征在于所述的微球直径在50μm～500μm之间，光子晶体壳层层厚度为2μm～50μm，偏差...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢卓颖，陈姗，赵远锦，顾忠泽，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32