一种功能性纳米稀土荧光微粒及其制备和应用制造技术

本发明专利技术公开了一种强荧光性稀土荧光纳米微粒（Ｌａｎｔｈａｎｉｄｅ　ＦｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅＮａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ，简称ＬＦＮＰ）的制备及其在生物检测技术中的应用方法。它以强荧光性稀土配合物为发光中心，采用硅胶化学包裹成粒技术制备而成。ＬＦＮＰ的荧光寿命长，Ｓｔｏｋｅｓ位移大，发射峰窄，特异信号强，用其作为荧光标记物进行时间分辨荧光测定时不受各种散乱光和短寿命荧光对测定的干扰，并且其表面具有化学结合功能的官能团，可直接作为荧光标记物应用于物理、化学以及生命科学领域。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及纳米稀土荧光材料，具体地说是一种功能性纳米稀土荧光微粒及其制备和应用。
技术介绍
纳米尺度上的生物分析化学是纳米生物技术的最主要发展方向之一，是当今国际生物分析科学领域的研究前沿及发展方向，是各国的研究热点。功能性纳米荧光材料是近年来纳米材料研究中的一个新生长点，其应用焦点目前主要集中在生物
如生物大分子的单分子原位检测、荧光显微镜检测、免疫组织化学、细胞化学等。现在已报道的技术及其存在的问题包括如下几个方面(1)纳米级ZnS-CdSe荧光微粒(又称量子点)技术(文献1Warren C.W.Chan and Shuming Nie，Science，1998，281，2016-2018)。量子点的专利技术，开创了纳米荧光微粒作为标记物应用的新领域。但是量子点在水中分散不好、易结块、发光不稳定易闪烁，所以目前尚未广泛应用。(2)纳米级高分子塑料荧光微粒技术(文献2Harri Hrm，Tero Soukka，Timo Lvgren，Clin.Chem.，2001，47，561-568；文献3赵艺强，高海峰，杨武利，府寿宽，荧光标记的高分子微粒及其制备方法，中国专利，公开日2001年1月3日，公开号CN1278534A)。纳米级高分子塑料荧光微粒又可以分为两类一类是用聚苯乙烯内包铕与β-二酮类荧光配合物的纳米塑料荧光微粒，该类高分子塑料微粒在水中易凝集，而在有机溶剂中高分子又易溶胀而导致微粒内荧光分子泄漏；另一类是以聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸酯类、聚丙烯酰胺类为微粒主体，表面键合或吸附荧光素(Fluorescein，如FITC等)、若丹明(Rhodamine，如Rhodamine 6G)、青色素(Cy染料)等荧光物质的纳米荧光微粒。此类纳米荧光微粒除了第一类高分子塑料微粒的不足之外，由于微粒表面键合或吸附的是常规荧光物质，因此还存在常规荧光测定时各种散乱光和背景荧光干扰，阻碍了检测灵敏度的提高。(3)内含三(联二吡啶)钌荧光配合物的纳米级硅胶微粒技术(文献4Swadeshmukul Santra，Peng Zhang，Kemin Wang，Rovelyn Tapec，and WeihongTan，Anal.Chem.，2001，73，4988-4993；文献5Swadeshmukul Santra，KeminWang，Rovelyn Tapec，Weihong Tan，Journal of Biomedical Optics，2001，6(2)，160-166；文献6谭蔚泓，王柯敏，肖丹，核壳型纳米颗粒，中国专利，公开日2002年4月3日，公开号CN1342515A)。该法以三(联二吡啶)钌荧光配合物为核，二氧化硅为外壳制备了大小均匀的纳米荧光微粒。与传统方法相比较，该法制得的纳米球的耐氧化、耐光稳定性都有显著提高，应用于识别人外周血中SmIgG+B淋巴细胞，结果与异硫氰酸荧光素(FITC)标记抗体或SPA检测值相近。但是此类纳米荧光微粒的发光内核-三(联二吡啶)钌荧光配合物所发出的仍然是常规荧光，无法从根本上彻底排除各种散乱光和短寿命荧光对测定的干扰。稀土荧光化合物的荧光具有非常特殊的性质，其最大的特征是荧光寿命非常长。基于这一特征，以稀土荧光化合物作为标记物的时间分辨荧光免疫测定法的生物检测技术近20年来已经取得了重大的进展，在医学与生命科学的实践与研究中发挥着越来越重要的作用。时间分辨荧光生物检测技术的最大优点就是可完全消除各种散乱光和短寿命荧光对测定的影响，从而极大地提高测定灵敏度。但是稀土荧光化合物直接作为标记物使用的不利之处是这类化合物一般荧光量子产率都较小，荧光较弱，虽然采用时间分辨荧光测定法已极大地提高了这类化合物的荧光测定灵敏度，但仅从改进稀土荧光标记物的荧光量子产率进而大幅度提高时间分辨荧光生物检测技术的灵敏度，已经不太可能。由于纳米荧光微粒中可内包较高浓度的荧光化合物，理论上以纳米荧光微粒作为标记物使用可以解决较弱荧光化合物直接作为标记物使用时测定灵敏度较低的问题，但许多荧光化合物由于存在浓度消光的问题，不适用于制备内含较高浓度荧光化合物的纳米荧光微粒。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术的目的是提供一种无散乱光和短寿命荧光干扰、高灵敏度的功能性纳米稀土荧光微粒(Lanthanide FluorescenceNanoparticles，简称LFNP)及其制备。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下功能性纳米稀土荧光微粒以稀土荧光配合物为发光中心，采用化学包裹成粒技术制备而成，并且纳米球表面具有化学结合功能的官能团；具体为以稀土离子与含有2，2’6’，2”-联三吡啶骨架结构或2，6-二吡唑基吡啶骨架结构类配位体和β-二酮类配位体形成的荧光配合物为发光内核，其所述配位体的化学结构式如下 有机配位体的结构式中R、R1及R2为各种芳香烃类取代基及脂肪烃类取代基，R3为-H或氯磺酰基(-SO2Cl)、异硫睛基(-NCS)、氨基(-NH2)或肼磺酰基(-SO2NHNH2)等取代基；其中较为常用的取代基为 等，R1为各种芳香烃类取代基，如噻吩基、苯基、萘基、菲基等，R2为-CF3，-C2F5，-C3F7等脂肪烃类取代基；其中所述的稀土离子为三价铕(Eu3+)，铽(Tb3+)，钐(Sm3+)及镝(Dy3+)离子；其制备方法为采用化学包裹成粒技术制备而成，即采用硅胶聚合成粒技术制备包裹稀土荧光配合物的纳米硅胶荧光微粒的制备技术及在该技术所制备纳米硅胶荧光微粒表面导入活性官能团的表面修饰技术；将稀土荧光配合物用化学包裹成粒，具体地说就是采用正硅酸乙酯(TEOS)，以环己烷为油相，聚氧乙烯基辛基苯基醚(Triton X-100系列)、聚氧乙烯基壬基苯基醚(NP-5系列)为表面活性剂，乙醇、丙醇、正己醇、正辛醇、正癸醇等为助表面活性剂和水形成的反相微乳液体系，加入上述的稀土荧光配合物，以氨水引发聚合，在纳米微粒制备过程中或制备完成后导入活性基团从而制备成可以发出强荧光的并且具有生物结合功能荧光纳米微粒；微粒表面导入活性官能团的表面修饰技术方式为 a.在引发聚合过程中加入3-巯基丙基三烷氧基硅或3-氨基丙基三烷氧基硅使之生成功能性荧光纳米微粒，纳米微粒表面具有可供化学结合的-SH或-NH2活性基团；b.在引发聚合成荧光纳米微粒后，加入CNBr与纳米球表面的硅羟基发生共价结合反应，同时与生物分子上的-NH2发生反应，从而实现其化学结合功能；c.在引发聚合成荧光纳米微粒后，加入3-巯基丙基三烷氧基硅、3-氨基丙基三烷氧基硅等硅烷化试剂与纳米球表面的硅羟基反应，使荧光纳米球表面带有可供化学结合的-SH、-NH2活性基团，形成具有化学结合功能荧光纳米微粒；本专利技术的另一目的是功能性纳米稀土荧光微粒在应用于物理、化学以及生命科学领域应用；本专利技术的纳米稀土荧光微粒具有与生物分子等结合的功能，其可以广泛地应用于时间分辨荧光生物检测技术(即应用于时间分辨荧光测定法中)，如时间分辨荧光免疫测定、DNA杂交测定、细胞识别、时间分辨荧光显微镜成像测定、单细胞原位测定、生物芯片等，进而确立基于纳米稀土荧光材料作为标记物的时间分辨荧光生物检测技术平台；其中所述的时间分辨荧光测定法为时间分辨荧光免疫本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功能性纳米稀土荧光微粒，其特征在于：以稀土荧光配合物为发光中心，采用化学包裹成粒后，并且在微粒表面引入具有化学结合功能的基团。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：袁景利，谭明乾，叶志强，王桂兰，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：91[中国|大连]