一种荧光稀土络合物硅纳米颗粒的制备方法技术

一种荧光稀土络合物硅纳米颗粒的制备方法，涉及一种荧光硅纳米颗粒的制备，尤其是涉及一种将稀土络合物循环键合在硅纳米颗粒表面的制备荧光稀土络合物硅纳米颗粒的方法。提供一种可控性好，易实现，所制备的颗粒均匀，荧光强度高的荧光稀土络合物硅纳米颗粒的制备方法。将荧光稀土络合物键合在硅纳米颗粒的表面，并通过硅烷的循环枝接，多层修饰的策略，使得键合到硅纳米颗粒表面的络合物的数量达到最大，进而获得荧光强度高、稳定性好、易标记的荧光稀土络合物硅纳米颗粒。具体方法为制备纳米颗粒载体后，进行纳米颗粒表面的功能化；光稀土络合物的化学键合后，进行粒表面基团的枝接，再环枝接与多层修饰，最后光硅纳米颗粒表面的再次功能化。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种荧光硅纳米颗粒的制备，尤其是涉及一种将稀土络合物循环键合在硅纳米颗粒表面的制备荧光稀土络合物硅纳米颗粒的方法。
技术介绍
常用的荧光标记物的荧光寿命短，难以克服背景荧光的干扰，检测灵敏度低。利用具有长寿命荧光的稀土络合物作为标记物，采用时间分辨检测技术，可以消除背景荧光的干扰，使灵敏度提高几个数量级，这种称作时间分辨荧光检测的技术，已成为目前生物医学研究和临床生化检测中的很有前途的超微量分析方法。现有的荧光稀土络合物标记物，其稀土离子主要是Eu3+、Tb3+、Sm3+等同一些有机配合物，如β-二酮化合物、邻菲咯啉类化合物等所形成的络合物，虽然目前已得到不同程度的应用，但是都难以同时满足如下要求：①具有很强的荧光；②稳定性好；③易与生物活性物质交联并在交联后同时保持标记物的高荧光强度和被标记物的生物活性；④易合成，价格低。稀土络合物的纳米化为解决上述问题提供了可能。由于纳米颗粒可以通过掺杂或键合荧光稀土络合物，将多个络合物分子固定其中，当作为标记物使用时，荧光信号大大增强，并且使稳定性也有所提高。姚云峰等(姚云峰，等，中国稀土学报，2000，18(4)305-308)报道了将MCM-41介孔分子筛与Eu3+/噻吩甲酰三氟乙酰丙酮发光稀土络合物组装成介孔复合体。中国专利CN98116430提供了一种含稀土有机/无机纳米杂化发光材料的合成方法，采用Sol-Gel方法将前体化合物N-(丙基-γ-三乙氧基硅酯)-4-羧基-邻苯二甲酰亚胺在盐酸催化下形成溶胶，再将稀土离子或稀土离子及有机染料N-(丙基-γ-三乙氧基硅酯)-4，4’-联苯四甲酸双酰亚胺加入该溶胶中，旋涂成膜，凝胶化，获得能发出红、绿、黄及白色荧光的有机/无机纳米杂化光学透明固体薄膜。中国专利CN01133257公开了一种高聚物/稀土化合物纳米杂化发光材料的合成方法，采用Sol-Gel反应，将无机组分的前驱体正硅酸乙酯、乙烯基单体和稀土配合物都加入到溶胶体系中，在弱酸存在下水解和缩合，搅拌混合成为均相溶胶，然后凝胶化。之后利用热聚合方法引发单体聚合，从而获得有机/无机纳米杂化发光材料。-->以上报道或专利申请都未考虑这些杂化材料作为医学诊断标记物的可能性，而且，上述专利申请中，虽然提及“纳米”材料，但是其终产物实际上都是块状材料。中国专利CN1651437A公开了一种稀土配合物纳米颗粒的制备方法，是将稀土配合物溶解在相应易溶溶剂中，再将该稀土配合物溶液加入到该配合物的难溶溶剂中，通过沉淀析出稀土配合物纳米颗粒。该专利同样没有考虑其纳米颗粒作为标记物的可能性，同时该纳米颗粒的表面也没有可用于交联的活性基团。美国专利US 4,283,382公开了将稀土铕络合物掺入乳胶颗粒的方法，可作为医学诊断标记物。所述方法乃是通过降低溶剂的疏水性，将溶解在有机溶剂中的Eu3+络合物嵌入一种特殊的称作“可负载的聚合物乳胶颗粒”中。所谓的“可负载的聚合物乳胶颗粒”属有机高分子材料，乳胶颗粒尺寸没有明确的描述。美国专利US 5,442,021公开了一种可作为医学诊断标记物使用的发光共聚物，采用了可聚合的稀土离子配合物，该配合物含有和稀土离子配合的部分，同时含有双键。前者可以和Eu3+形成荧光稀土络合物，后者可以生成高分子聚合物。该标记物仍属于有机高分子材料，并且获得的颗粒直径都大于100nm。中国专利CN1186634C公开了一种荧光稀土络合物硅纳米颗粒类标记物及其制备方法，是通过物理掺杂或化学键合的手段，将荧光稀土络合物掺杂到硅纳米颗粒中，制备了一种荧光强度高、稳定性好和易标记的荧光稀土络合物硅纳米颗粒。该颗粒可应用于生物分析和医学诊断领域。中国专利CN1298807C公开了一种与上述专利类似的制备方法，但仅采用了物理掺杂的手段将荧光稀土络合物掺杂到硅纳米颗粒中。以上专利申请所公开的制备方法都是将荧光稀土络合物掺杂在载体纳米颗粒的内部，而将荧光稀土络合物键合在硅纳米颗粒载体的表面，特别是通过循环枝接，多层修饰的方法将稀土络合物键合于硅纳米颗粒表面的制备方法尚未见报道。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种可控性更好，更易于实现，所制备的颗粒更均匀，荧光强度更高的荧光稀土络合物硅纳米颗粒的制备方法。本专利技术的技术方案是将荧光稀土络合物以键合的方式固定于硅纳米颗粒的表面，并且通过循环枝接和多层修饰的方法使荧光纳米颗粒的荧光达到最大。本专利技术包括以下步骤：1)硅纳米颗粒载体的制备：通过Stober方法或者反相微乳法制备出大小可控的硅纳米颗粒；-->2)硅纳米颗粒表面的功能化：采用带有功能基团的硅烷试剂修饰硅纳米颗粒，使硅纳米颗粒表面固定有用于化学键合的功能基团；3)荧光稀土络合物的化学键合：将稀土配体键合于颗粒表面，然后加入稀土离子，与固定在硅纳米颗粒表面的稀土配体形成具有荧光的稀土络合物；4)颗粒表面基团的枝接：用四乙氧基硅烷(TEOS)修饰上述荧光硅纳米颗粒，利用颗粒表面剩余的硅羟基，枝接生长出更多的表面硅羟基，以用于进一步的循环功能化及键合稀土络合物；5)循环枝接与多层修饰：重复步骤2)～4)，用于增强荧光硅纳米颗粒的荧光强度；6)荧光硅纳米颗粒表面的再次功能化：使用带有功能基团的硅烷试剂再一次修饰经过循环枝接与多层修饰制备好的荧光硅纳米颗粒，补充其表面因键合而减少的功能基团，得产物荧光稀土络合物硅纳米颗粒。在采用Stober法或者反相微乳法制备硅纳米颗粒载体时，虽然Stober步骤简单，可制备的颗粒直径的范围较大，但是所制备的颗粒的均一性相对较差；而反相微乳法则可以在直径20～100nm范围内，制备出大小均匀的硅纳米颗粒。带有功能基团的硅烷试剂选自氨丙基三甲氧基硅烷(APTMS)、巯丙基三甲氧基硅烷(MPTMS)或5.3-甘油酸丙烷三甲氧基硅烷(GPTMS)等，可为硅纳米颗粒表面修饰上氨基、巯基、环氧基等功能性基团。所述的稀土配体包括带有活性基团的稀土配体和没有活性但带有可被活化的功能基团的稀土配体，带有活性基团的稀土配体可直接于硅纳米颗粒表面的功能基团反应，键合于颗粒表面；而对于没有活性但带有可被活化的功能基团的稀土配体可通过交联试剂，键合于颗粒表面。所述的带有活性基团的稀土配体指的是分子上带有，如磺酰氯基、琥珀酰亚胺基或马来酰亚胺基等基团的稀土配体，可直接与硅纳米颗粒表面的功能基团键合。所述的没有活性但带有可被活化的功能基团的稀土配体指的是分子上带有，如氨基、巯基或羧基等基团的稀土配体，可通过相应的交联试剂与硅纳米颗粒表面的功能基团键合。所述的循环枝接与多层修饰，指的是利用TEOS对被修饰后的颗粒表面的剩余硅羟基进行枝接，以生长出更多的硅羟基，进而有利于对颗粒表面进行再一次的功能化及荧光稀土络合物的键合。如此，反复枝接及修饰，可使荧光硅纳米颗粒的荧光强度逐次增强，在一定次数的反复枝接和修饰后，荧光硅纳米颗粒的荧光强度达到最大值。循环枝接与多层修饰的次数，依不同的稀土配体而定，与配体本身的物理化学性质有关，如疏水性等。-->所述的重复步骤2)～4)的重复次数最好为3～5次。由于每一次的化学键合都会使荧光硅纳米颗粒表面的功能基团减少，为了更有利于颗粒与待标记的活性物质交联，需要在制备过程的最后一步，对颗粒再进行一次功能化修饰。本专利技术与现有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种荧光稀土络合物硅纳米颗粒的制备方法，其特征在于包括以下步骤：１）硅纳米颗粒载体的制备：通过Ｓｔｏｂｅｒ方法或反相微乳法制备出大小可控的硅纳米颗粒；２）硅纳米颗粒表面的功能化：采用带有功能基团的硅烷试剂修饰硅纳米颗粒，使硅纳米颗粒表面固定有用于化学键合的功能基团；３）荧光稀土络合物的化学键合：将稀土配体键合于颗粒表面，然后加入稀土离子，与固定在硅纳米颗粒表面的稀土配体形成具有荧光的稀土络合物；４）颗粒表面基团的枝接：用四乙氧基硅烷修饰上述荧光硅纳米颗粒，利用颗粒表面剩余的硅羟基，枝接生长出更多的表面硅羟基，以用于进一步的循环功能化及键合稀土络合物；５）循环枝接与多层修饰：重复步骤２）～４），用于增强荧光硅纳米颗粒的荧光强度；６）荧光硅纳米颗粒表面的再次功能化：使用带有功能基团的硅烷试剂再一次修饰经过循环枝接与多层修饰制备好的荧光硅纳米颗粒，补充其表面因键合而减少的功能基团，得产物荧光稀土络合物硅纳米颗粒。

【技术特征摘要】
1.一种荧光稀土络合物硅纳米颗粒的制备方法，其特征在于包括以下步骤：1)硅纳米颗粒载体的制备：通过Stober方法或反相微乳法制备出大小可控的硅纳米颗粒；2)硅纳米颗粒表面的功能化：采用带有功能基团的硅烷试剂修饰硅纳米颗粒，使硅纳米颗粒表面固定有用于化学键合的功能基团；3)荧光稀土络合物的化学键合：将稀土配体键合于颗粒表面，然后加入稀土离子，与固定在硅纳米颗粒表面的稀土配体形成具有荧光的稀土络合物；4)颗粒表面基团的枝接：用四乙氧基硅烷修饰上述荧光硅纳米颗粒，利用颗粒表面剩余的硅羟基，枝接生长出更多的表面硅羟基，以用于进一步的循环功能化及键合稀土络合物；5)循环枝接与多层修饰：重复步骤2)～4)，用于增强荧光硅纳米颗粒的荧光强度；6)荧光硅纳米颗粒表面的再次功能化：使用带有功能基团的硅烷试剂再一次修饰经过循环枝接与多层修饰制备好的荧光硅纳米颗粒，补充其表面因键合而减少的功能基团，得产物荧光稀土络合物硅纳米颗粒。2.如权利要求1所述的一种荧光稀土络合物硅纳米颗粒的制备方法，其特征在于带有功能基团的硅烷试剂选自氨丙基三甲氧基硅烷、巯丙基三甲氧基硅烷或5.3-甘油酸丙烷三甲氧基硅烷，为硅纳米颗粒表面修饰上氨基、巯基、...

【专利技术属性】
技术研发人员：李庆阁，许晔，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：92[中国|厦门]