一种硅核双层量子点壳复合纳米材料及其制备方法和用途技术

本发明专利技术提供了一种硅核双层量子点壳复合纳米材料及其制备方法和用途，该硅核双层量子点壳复合纳米材料以二氧化硅颗粒为核心，利用正电性多聚物聚乙烯亚胺(PEI)在二氧化硅表面的层层自组装特性，连续吸附两层量子点形成硅核双层量子点外壳结构。本发明专利技术还公布了由硅核双层量子点壳复合纳米材料制备的新型量子点标签在荧光免疫层析检测中的应用，该新型量子点标签分散性好、粒径大小可调、荧光性能强且易于批量制备，可用于复杂样本中目标物质的高灵敏检测。

【技术实现步骤摘要】
一种硅核双层量子点壳复合纳米材料及其制备方法和用途
本专利技术涉及新型纳米材料及量子点领域，具体而言，涉及一种硅核双层量子点壳复合纳米材料及其制备方法和用途。
技术介绍
量子点具有激发光谱宽、发射光谱窄、发射波长可控、荧光寿命长、光稳定性好等性质，现已广泛应用于生物学领域。近些年来，基于量子点的侧流免疫层析已被用于定量检测各种分析物(例如毒素，病毒蛋白，生物标志物和细菌)。但是，由于量子点粒径小(5～20纳米)，易于团聚，且量子点的生物相容性较差，基于量子点的侧流免疫层析应用仍然受到限制。近年来，通过将大量量子点嵌入载体(例如聚合物，胶乳，磁珠，二氧化硅)中而制备的亚微米尺寸的量子点微球，已被用作免疫层析系统的稳定的荧光分子。与普通的量子点相比，量子点微球具有更强的荧光特性，从而进一步提高了灵敏度和稳定性。二氧化硅纳米材料具有稳定性好、分散性强、粒径大小可控且生物毒性低等优点，可通过离心分离，离心后不易团聚。所以将量子点吸附在二氧化硅材料表面组成一个新型纳米材料，该材料既具有量子点优异的光学性能，又解决了量子点本身易团聚的问题，是一种具有优异荧光性能且分散性良好的新型纳米材料。但是由于硅球量子点材料制备过程繁琐，制备的硅球量子点很难同时具有良好的分散性和优异的荧光性能。如2017年NVBeloglazova等人将量子点包裹在二氧化硅壳内，制备了硅球量子点复合材料，制备步骤繁琐且二氧化硅壳过厚还会影响荧光性能。目前，只有单层量子点壳的硅球量子点核壳结构，尚无多层硅核量子点壳的纳米材料。有鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的第一目的在于提供一种硅核双层量子点壳复合纳米材料，该材料是一种具有双层量子点外壳、单分散性的新型量子点纳米材料。材料性能优越，从结构上看，具有双层量子点外壳，可提供更强的荧光信号。此外该材料的分散性好、稳定性强、易储存，羧基化量子点外壳可提供抗体偶联的位点，材料的综合性能先进。本专利技术的第二目的在于提供一种所述的硅核双层量子点壳复合纳米材料的制备方法，制备过程基于聚乙酰亚胺(PEI)层层自组装，制备过程简单、高效、可重复，可用于制备不同粒径的硅球量子点。本专利技术的第三目的在于提供一种硅核双层量子点壳复合纳米材料作为硅球量子点标签在免疫层析系统中的检测应用。为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：一种硅核双层量子点壳复合纳米材料，所述复合纳米材料具有核壳结构，内核层为二氧化硅颗粒，外壳层为羧基化量子点，所述二氧化硅颗粒与所述羧基化量子点之间为聚乙烯亚胺(PEI)层；所述复合纳米材料的粒径为150～450纳米，所述复合纳米材料的荧光发射波长范围为400～800纳米；优选的，所述二氧化硅颗粒的粒径为80～350纳米。所述的硅核双层量子点壳复合纳米材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将二氧化硅颗粒加入到水溶液中，通过超声反应使二氧化硅颗粒单分散，形成二氧化硅的水溶液；(2)将步骤(1)得到的二氧化硅水溶液加入到PEI溶液中，通过超声反应使正电性的PEI通过电荷作用在负电性的二氧化硅颗粒表面自组装，形成一种PEI修饰的二氧化硅颗粒，即SiO2@PEI；SiO2@PEI颗粒离心后用去离子水清洗除去溶液中多余的PEI，保存在去离子水中待用；(3)将步骤(2)所得的SiO2@PEI颗粒与羧基化量子点颗粒以体积比1/50的比例混匀后进行超声反应，通过剧烈超声反应使负电性的羧基化量子点颗粒紧密的吸附在正电性的SiO2@PEI颗粒表面，形成具有量子点外壳的硅核量子点壳复合纳米颗粒，即SiO2@QDs；(4)将步骤(3)所得的SiO2@QDs颗粒加入到PEI水溶液中，通过超声反应使正电性的PEI在SiO2@QDs颗粒表面再次自组装，形成第二次PEI修饰的SiO2@QDs颗粒即SiO2@QDs@PEI，SiO2@QDs@PEI颗粒离心后用去离子水清洗除去溶液中多余的PEI，保存在去离子水中待使用；(5)将步骤(4)所得的SiO2@QDs@PEI颗粒与羧基化量子点颗粒以体积比1/50的比例混匀后进行超声反应，通过剧烈超声反应使负电性的羧基化量子点颗粒紧密的吸附在正电性的SiO2@QDs@PEI颗粒表面，形成具有第二层量子点外壳的硅核双层量子点壳复合纳米颗粒SiO2@QDs@QDs。制备的SiO2@QDs@QDs使用离心机离心后用去离子水清洗两次，重悬于10mL去离子水中。优选的，在步骤(1)中，所述二氧化硅颗粒表面带负电荷，粒径大小范围为80～350纳米。优选的，在步骤(2)中，所述PEI的分子质量为5000～80000，所述PEI溶液的浓度为0.5～5mg/mL，优选为1mg/mL；在步骤(3)中，所述超声的时间为20～60分钟，优选为40分钟。优选的，在步骤(3)中，所述的羧基化量子点颗粒为CdSe/ZnS-COOH颗粒，荧光发射波长范围为400～800纳米；优选的，所述量子点的浓度为0.1～1nmol；所述的超声的时间为20～60分钟，优选为40分钟。优选的，在步骤(4)中，所述PEI溶液的浓度为0.5～5mg/mL，优选为1mg/mL；优选的，所述超声的时间为20～60分钟，更优选为40分钟。优选的，在步骤(5)中，所述羧基化量子点颗粒为CdSe/ZnS-COOH颗粒，荧光发射波长范围为400～800纳米；所述羧基化量子点颗粒的浓度为0.1～1nmol；所述的超声的时间为20～60分钟，更优选为45分钟。优选的，在步骤(1)中，所述二氧化硅颗粒的制备方法采用改进的化学沉淀法制备得到，具体的：硅源为正硅酸乙酯(TEOS)，溶剂为无水乙醇，还原剂为氨水，室温反应3～6h制备得到所述二氧化硅颗粒。所述的硅核双层量子点壳复合纳米材料在荧光免疫层析检测中的应用。优选的，所述硅核双层量子点壳复合纳米材料作为硅球量子点标签；优选的，所述硅核双层量子点壳复合纳米材料的表面还修饰有重组抗原，重组抗原通过量子点外壳的羧基基团与重组抗原的氨基端形成肽链偶联。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：(1)本专利技术提出的硅核双层量子点壳复合纳米材料性能优越，从结构上看，具有双层量子点外壳，可提供更强的荧光信号；具有可调控的二氧化硅核心，可控制复合纳米材料的大小；此外该材料的分散性好、稳定性强、易储存，羧基化量子点外壳可提供抗体偶联的位点，是目前综合性能最先进的硅球量子点材料。(2)本专利技术提出采用PEI层层自组装法制备双层量子点外壳结构硅球复合纳米材料，制备方法便捷、成熟、重复性好，可实现批量生产。(3)本专利技术提出的PEI层层自组装法是一种通用的硅球量子点制备方法。通过更换不同粒径的二氧化硅颗粒(80～350纳米)可以制备不同粒径大小的硅球量子点(150～450纳米)。(4)本专利技术提出的硅核双层量子点壳复合纳米材料具有广阔的应用前景，包括在生物成像、生物传感、现场快速检测等领域的应用。在硅核双层量子点壳复合纳米材料表面修饰上检测抗本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种硅核双层量子点壳复合纳米材料，其特征在于，所述复合纳米材料具有核壳结构，内核层为二氧化硅颗粒，外壳层为羧基化量子点，所述二氧化硅颗粒与所述羧基化量子点之间为聚乙烯亚胺(PEI)层；/n所述复合纳米材料的粒径为150～450纳米，所述复合纳米材料的荧光发射波长范围为400～800纳米；/n优选的，所述二氧化硅颗粒的粒径为80～350纳米。/n

【技术特征摘要】
1.一种硅核双层量子点壳复合纳米材料，其特征在于，所述复合纳米材料具有核壳结构，内核层为二氧化硅颗粒，外壳层为羧基化量子点，所述二氧化硅颗粒与所述羧基化量子点之间为聚乙烯亚胺(PEI)层；
所述复合纳米材料的粒径为150～450纳米，所述复合纳米材料的荧光发射波长范围为400～800纳米；
优选的，所述二氧化硅颗粒的粒径为80～350纳米。


2.根据权利要求1所述的硅核双层量子点壳复合纳米材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将二氧化硅颗粒加入到水溶液中，通过超声反应使二氧化硅颗粒单分散，形成二氧化硅的水溶液；
(2)将步骤(1)得到的二氧化硅水溶液加入到PEI溶液中，通过超声反应使正电性的PEI通过电荷作用在负电性的二氧化硅颗粒表面自组装，形成一种PEI修饰的二氧化硅颗粒，即SiO2@PEI；SiO2@PEI颗粒离心后用去离子水清洗除去溶液中多余的PEI，保存在去离子水中待用；
(3)将步骤(2)所得的SiO2@PEI颗粒与羧基化量子点颗粒以体积比1/50的比例混匀后进行超声反应，通过剧烈超声反应使负电性的羧基化量子点颗粒紧密的吸附在正电性的SiO2@PEI颗粒表面，形成具有量子点外壳的硅核量子点壳复合纳米颗粒，即SiO2@QDs；
(4)将步骤(3)所得的SiO2@QDs颗粒加入到PEI水溶液中，通过超声反应使正电性的PEI在SiO2@QDs颗粒表面再次自组装，形成第二次PEI修饰的SiO2@QDs颗粒即SiO2@QDs@PEI，SiO2@QDs@PEI颗粒离心后用去离子水清洗除去溶液中多余的PEI，保存在去离子水中待使用；
(5)将步骤(4)所得的SiO2@QDs@PEI颗粒与羧基化量子点颗粒以体积比1/50的比例混匀后进行超声反应，通过剧烈超声反应使负电性的羧基化量子点颗粒紧密的吸附在正电性的SiO2@QDs@PEI颗粒表面，形成具有第二层量子点外壳的硅核双层量子点壳复合纳米颗粒SiO2@QDs@QDs。


3.根据权利要求2所述的硅核双层量子点壳复合纳米材料的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述二氧化硅颗粒表面带负电荷，粒径大小范围...

【专利技术属性】
技术研发人员：王升启，汪崇文，肖瑞，杨兴胜，
申请(专利权)人：中国人民解放军军事科学院军事医学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11