[發(fā)明專利]一種氧化鋅－聚合物核殼型發(fā)光納米粒子及其制備方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810034036.6
• 申請(qǐng)日: 2008-02-28
• 公開（公告）號(hào): CN101245126A
• 公開（公告）日: 2008-08-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 熊煥明;任慶廣
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 復(fù)旦大學(xué)
• 主分類號(hào): C08F292/00
• 分類號(hào): C08F292/00;C09K11/54;C12N5/08
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司
• 代理人: 陸飛;盛志范

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬納米材料和生物技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種氧化鋅-聚合物核殼型發(fā)光納米粒子及其制備方法和在生物細(xì)胞熒光標(biāo)記中的應(yīng)用。

背景技術(shù)

21世紀(jì)信息科學(xué)、生命科學(xué)、材料科學(xué)的發(fā)展推動(dòng)著人類社會(huì)突飛猛進(jìn)，納米材料和納米技術(shù)正在掀起氣勢(shì)磅礴的第四次產(chǎn)業(yè)革命。納米材料在生物技術(shù)中的應(yīng)用，包括對(duì)生物材料的標(biāo)記、檢測(cè)、富集、分離等諸多領(lǐng)域，在過去的20年里取得了輝煌的成就。其中發(fā)光量子點(diǎn)在生物細(xì)胞中的熒光標(biāo)記、高分子微球用于藥物的包埋和釋放、碳納米管用作生物傳感器等方面的研究成果已經(jīng)成為納米科技發(fā)展史上的里程碑。但是，納米材料潛在的毒性漸現(xiàn)倪端，特別是它們?cè)谏镝t(yī)學(xué)方面的應(yīng)用，讓有遠(yuǎn)見卓識(shí)的科學(xué)家們十分擔(dān)憂。越來越多的科學(xué)家意識(shí)到合成制備一種新型的納米材料，尤其是為生物醫(yī)學(xué)服務(wù)的，首先必須保證它們是環(huán)境友好、安全無毒的。

早在20世紀(jì)90年代，美國(guó)科學(xué)家Alivisatos等人就提出半導(dǎo)體發(fā)光量子點(diǎn)能夠作為生物熒光標(biāo)記的理論依據(jù)。這類發(fā)光納米晶有很多優(yōu)點(diǎn)：僅僅通過控制納米晶的尺寸就能在可見光范圍內(nèi)隨意調(diào)節(jié)其發(fā)光波長(zhǎng)、用單一波長(zhǎng)激發(fā)就能同時(shí)獲得不同顏色的熒光、由于發(fā)射峰很窄可以實(shí)現(xiàn)很高的分辨率乃至熒光編碼技術(shù)、通過對(duì)納米晶的表面修飾可以使它們輕而易舉地進(jìn)入細(xì)胞并和目標(biāo)蛋白結(jié)合。最重要的是，和目前廣泛使用的熒光蛋白(熒光素)相比，發(fā)光量子點(diǎn)的成本還不到熒光蛋白的1％(市場(chǎng)上常見的Cy3-dNTP、Cy5-dNTP等熒光素1克售價(jià)高達(dá)數(shù)萬美元，而在實(shí)驗(yàn)室合成CdSe、CdTe等量子點(diǎn)的成本只有1克幾十美元，將來產(chǎn)業(yè)化則更加低廉)。最近十幾年，以CdSe和CdTe為代表的發(fā)光量子點(diǎn)獲得如火如荼的發(fā)展，大量的研究論文發(fā)表在一流的學(xué)術(shù)刊物上。目前，關(guān)于這類材料的合成、發(fā)光機(jī)理的研究已經(jīng)趨于成熟，在實(shí)際應(yīng)用方面的嘗試也與日俱進(jìn)。

美中不足的是，半導(dǎo)體納米晶作為無機(jī)材料，和生物體的兼容性比較差，特別是CdSe、CdTe等量子點(diǎn)本身就是劇毒的(著名的日本富山“痛骨病”就是由于Cd元素中毒造成的，而且在發(fā)達(dá)國(guó)家含Cd元素的日用品如Ni-Cd電池早已被禁止生產(chǎn))。在傳統(tǒng)的高溫油相法合成CdSe納米晶時(shí)，還采用了TOP、TOPO等劇毒的有機(jī)溶劑。如今為了提高這類材料的生物兼容性、降低毒性和改良反應(yīng)路線，科學(xué)家們提出了很多辦法，例如在量子點(diǎn)外面包覆ZnS、SiO₂和高分子材料，然后再修飾上生物兼容性良好的胺類、多肽、抗體等等，在增強(qiáng)量子點(diǎn)發(fā)光穩(wěn)定性的同時(shí)提高了它們的生物兼容性。但是，“毒藥外面的糖衣包得再好，終究是毒藥”，在實(shí)際應(yīng)用中很難做到萬無一失。目前，關(guān)于這類發(fā)光量子點(diǎn)的生物熒光標(biāo)記在活體外(in?vitro)的研究停滯不前，而直接把CdSe、CdTe等量子點(diǎn)注入動(dòng)物活體內(nèi)(invivo)的實(shí)驗(yàn)經(jīng)常導(dǎo)致動(dòng)物的死亡。即使是在活體外的實(shí)驗(yàn)，量子點(diǎn)的濃度也控制在極低的范圍(1μg/mL以下)，而且由于生物細(xì)胞的降解排毒等作用，量子點(diǎn)的發(fā)光也會(huì)逐漸消失。因此，要獲得安全無毒的熒光標(biāo)記材料，最根本的解決辦法是用本身無毒的量子點(diǎn)取代CdSe、CdTe這類主流材料。目前，比較有競(jìng)爭(zhēng)力的候選材料是ZnO為代表的半導(dǎo)體量子點(diǎn)。