荧光纳米粒微球的制备制造技术

本发明专利技术提出的制备荧光纳米粒微球的方法，是以聚合物微球或二氧化硅微球为核，采用层层自组装技术，在微球表面交替组装络合有镉离子或锌离子的多层聚电解质，而后引入硫离子、硒离子或碲离子，原位反应得到均匀的荧光纳米粒微球。本方法可制备出荧光纳米粒吸附量大、分布均匀、且标有多种纳米粒子的荧光微球。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于生物检测的荧光微球的制备方法，尤其涉及一种聚合物基或二氧化硅基的、带有荧光纳米粒微球的制备方法。
技术介绍
荧光微球一般指微球表面标有荧光物质(包括表面包覆)或微球体内结构性含有荧光物质(如包埋或聚合)的微球。借助于荧光分析，荧光微球通常可利用该微球表面所含的特殊基团，作为探测剂用于测定与其有特异性结合的生物分子的存在，作为校正剂用于校正荧光基探测系统，以及作为示踪剂用于追踪含荧光微球的流体流动。传统的荧光物质通常采用的是有机荧光染料，例如，荧光素，罗丹明，藻红蛋白和类似的物质。但这些荧光染料易受物理和化学因素的制约(1)不同颜色的染料其激发光的波长不同，导致同时拥有不同激发波长的两个或更多荧光标记物需要复合的激发光源，对使用多荧光染料的方法增加了成本和复杂性。(2)有机染料在长时间暴露于激发光下时，其荧光强度会减退。这种现象叫光漂白，依赖于激发光的强度和照明的持续时间。(3)有机染料转化成非荧光物质是不可逆的。而且，染料物质的降解产物是有机物，可能会影响生物检测过程。(4)不同染料之间存在光谱交迭。这部分是由于有机染料的宽发射光谱和接近尾区的光谱呈现交迭。几乎没有低分子量的染料有大的Stokes位移和高的荧光输出(Stokes位移定义为发射和吸收峰位的间距)。为了克服上述含有机染料荧光微球的不足，近年来，含有半导体纳米粒的荧光微球已经有文献报道。它们的优点是共有一个激发波长光谱，能够发射高量子产额的荧光并且发射光谱有大的Stokes位移。中国专利CN 1389539A(2003)公开了一种将表面修饰有不同官能基团的荧光纳米粒复合到无机二氧化硅或有机聚合物微球的纳米粒荧光微球制备方法。美国专利US 6,680,211(2004)公开了一种利用某些聚合物具有的溶胀特性，将荧光纳米粒填入到溶胀的聚合物孔中，而后去溶胀得到物理包埋的聚合物基荧光微球的制备方法。然而，这些方法很难做到有均匀的微球分布及微球中均匀的荧光纳米粒含量，不利于准确的定量荧光分析。利用层层自组装(layer-by-layer self-assembly)技术来构造具有核壳结构的功能性微球最近得到了长足的进展。这类核壳型微球的制备通常是以带电的有机或无机微球为核，在其表面逐层吸附带相反电荷的聚电解质和/或纳米粒子。得到的核壳型微球的壳厚度可以很容易地通过改变吸附循环的次数来控制，同时壳的尺寸与形状可由所用核的尺度预先确定。这样得到的核壳型微球具有与核显著差异的特殊性质(如不同的化学组成、良好的稳定性、高的比表面积，以及不同的磁和光学性质)。美国专利US 6,833,192(2004)就采用了层层自组装技术，在晶体粒子表面交替组装了多层聚电解质和/或纳米粒子，形成了核壳型复合粒子，其中纳米粒子可以是荧光纳米粒。通常荧光纳米粒采用高荧光产额的II-VI族半导体纳米粒，如CdS、CdSe、ZnSe、CdTe及CdSe/CdS和CdSe/ZnS等具有核壳结构的纳米粒。然而直接在水相中层层自组装这些纳米粒，因强的静电排斥作用限制了纳米粒吸附量。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种新的制备荧光纳米粒微球的方法，以制备出荧光纳米粒均匀分布的荧光纳米粒微球。本专利技术提出的制备荧光纳米粒微球的方法是以聚合物或二氧化硅微球为核，采用层层自组装技术，在微球表面交替组装络合有镉离子或锌离子的多层聚电解质，而后引入硫离子、硒离子或碲离子，原位反应得到均匀的荧光纳米粒微球。微球的尺寸在50nm～10μm，荧光纳米粒的尺寸在1～15nm，其荧光峰位在400～650nm范围内。本专利技术的荧光纳米粒微球的制备方法包括如下步骤1.微球表面层层自组装络合M2+的多层聚电解质(M为II族的Cd、Zn等元素)选用单分散的粒径均匀分布的聚合物或二氧化硅微球为模板核，聚合物微球可选用如聚苯乙烯、聚甲基丙稀酸甲酯、三聚氰胺甲醛(MF)等。微球的粒径小于10μm，较好的粒径范围为50nm～5μm，更好的粒径范围为100nm～500nm。待组装的聚电解质阳离子聚电解质选用聚乙烯亚胺(polyethyleneimine，PEI)，聚二烯丙基二甲基氯化铵(poly(diallyldimethylammonium chloride)，PDDA)，聚烯丙基胺盐酸盐(poly(allylamine hydrochloride)，PAH)；阴离子聚电解质选用聚4-苯乙烯磺酸盐(poly(styrenesulfonate)，PSS)，聚乙烯硫酸盐(poly(vinylsulfate))，聚丙烯酸(poly(acrylic acid)，PAA)。M2+源镉离子化合物选用Cd(NO3)2、CdCl2、Cd(ClO4)2、Cd(CH3COO)2等水溶液；锌离子化合物选用Zn(NO3)2、Zn(CH3COO)2等水溶液。制备过程i)将阳、阴离子聚电解质分别和可溶性盐，如NaCl或KCl等配制成溶液A和B。使溶液A(和B)中聚电解质的浓度为0.1～5g/L，盐的浓度为0.05～0.6mol/L。ii)将浓度为0.001～0.1mol/L的M2+溶液分别与聚电解质A(和/或B)溶液混合，振荡吸附15min-12h，最好是1～6h，使离子与聚电解质官能团产生络合，得到络合M2+的聚电解质Ac(和Bc)溶液。M2+溶液的浓度越高，最后得到的荧光微球上的纳米粒的尺寸越大，荧光峰位相应红移。iii)将核微球搅拌分散在溶液Ac中。室温下搅拌5～60min，最好是10～30min，形成模板微球吸附络合M2+的聚电解质的水溶性悬浮液，络合M2+的聚电解质的量必须大于在模板微球上吸附一个单分子层的量。模板微球与悬浮液的质量比为0.5～5％，最好为1～2％。然后用离心，除去上清液，用去离子水水洗/离心/重新分散3～5遍。iv)将步骤iii)中得到沉积物再分散在溶液Bc中，并按步骤iii)接下来的操作再进行一次。v)将步骤iv)中得到沉积物再分散在溶液Ac中，并按步骤iii)接下来的操作再进行一次。如此循环多次，得到模板微球表面吸附聚电解质多层膜的复合微球悬浮液。2.组装在微球表面的络合M2+的多层聚电解质与含X2-的水溶液原位反应(X为VI族的S、Se、Te等元素) 含X2-的水溶液硫源可选用硫代乙酰胺(TAA)、Na2S水溶液；硒源可选用NaHSe、Na2SeO3水溶液；碲源可选用NaHTe、Na2Te水溶液。将步骤1得到的复合微球悬浮液搅拌加热到40～100℃，将配制好的0.001～0.1mol/L的含X2-的水溶液逐滴滴入悬浮液中反应，X2-与M2+的摩尔比例保持在0.5～1.5，最好为1.1～1.2。反应时间为15min～1h。停止反应后，将生成的荧光微球用去离子水水洗/离心/重新分散3～5遍。有益效果本专利技术的制备方法具有以下优点(1)选用了均匀的聚合物或二氧化硅微球作模板，因此得到的荧光纳米粒微球比较均匀；(2)荧光纳米粒微球尺寸可通过选用不同尺寸的微球作模板，以及吸附聚电解质的种类和层数加以控制，从而调节荧光微球的发光强度；(3)采用原位反应的方法制得的纳米粒子受到聚电解质保护，可均匀分散在微球表层，不易引起团聚；(4)可以在同一微球表面组装络合不同M2+的聚电解质，得到标有多本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种荧光纳米粒微球的制备方法，所述的方法是以聚合物微球或二氧化硅微球为核，其特征在于，首先将带有相反电荷的聚电解质，分别与Ｍ↑［２＋］离子络合；再采用层层自组装技术，将络合好的带相反电荷的聚电解质逐层交替组装在微球表面，其层数不受限制；而后引入Ｘ↑［２－］离子、进行原位反应得到均匀的荧光纳米粒微球；其中，Ｍ↑［２＋］离子为Ⅱ族的Ｃｄ↑［２＋］、Ｚｎ↑［２＋］中的一种或两种，Ｘ↑［２－］离子为Ⅵ族的Ｓ↑［２－］、Ｓｅ↑［２－］、Ｔｅ↑［２－］中的一种。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：朱以华，杨晓玲，张素秋，金谊，郭飞，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]