[發(fā)明專利]一種稀土熒光二氧化硅納米顆粒的制備方法

有效

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• 申請日: 2011-10-19
• 公開（公告）號: CN102504808A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李慶閣;王國磊;許曄
• 申請（專利權(quán)）人: 廈門大學(xué)
• 主分類號: C09K11/06
• 分類號: C09K11/06;G01N33/577;B82Y20/00
• 代理公司: 廈門南強(qiáng)之路專利事務(wù)所 35200
• 代理人: 馬應(yīng)森

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種納米顆粒材料，尤其是涉及一種高強(qiáng)度稀土熒光二氧化硅納米顆粒的制備方法。

背景技術(shù)

免疫分析越來越廣泛應(yīng)用于生物標(biāo)志物、細(xì)菌以及病毒等的檢測。而用于免疫分析的納米標(biāo)記物在很大程度上決定著分析靈敏度與特異性。目前已經(jīng)發(fā)展的各種類型的納米顆粒，包括膠體金、碳黑、上轉(zhuǎn)換熒光納米顆粒、量子點(diǎn)、脂質(zhì)體等，已經(jīng)表現(xiàn)出了較為優(yōu)秀的免疫分析效果。然而，這些納米標(biāo)記物仍存在著自身的缺點(diǎn)。對于膠體金、碳黑標(biāo)記物等，它們僅僅依賴于顆粒聚集而產(chǎn)生光學(xué)信號，從而在免疫層析中表現(xiàn)出的靈敏度較低。盡管后來發(fā)展的熒光納米標(biāo)記物大大提高了免疫分析的靈敏度，但是它們也存在著一些缺陷，例如，染料摻雜的熒光納米顆粒容易發(fā)生泄露、量子點(diǎn)具有毒性、脂質(zhì)體穩(wěn)定性較差等，并且它們的熒光強(qiáng)度有限，進(jìn)一步提高免疫分析的靈敏度仍需做出巨大的努力。

近些年來發(fā)展的稀土熒光二氧化硅納米顆粒吸引了廣大研究者們的興趣。二氧化硅具有物理剛性、化學(xué)穩(wěn)定性、溶劑中可忽略的溶脹性以及光學(xué)透性，因而十分適用于生物分析。而稀土熒光絡(luò)合物是由銪、鋱、釤等稀土離子與β-二酮、聯(lián)吡啶類化合物等特定的配合物形成的強(qiáng)熒光的絡(luò)合物，它具有以下優(yōu)異的熒光性質(zhì)：①熒光壽命長。稀土熒光絡(luò)合物的熒光壽命一般為10～1000μs，它比一般熒光物質(zhì)以及背景熒光(約1～10μs)要高出5～6個數(shù)量級。②Stokes位移大，稀土絡(luò)合物的最大激發(fā)波長通常在300～380nm的紫外區(qū)，最大發(fā)射波長在500nm以上，stokes位移達(dá)250～350nm，有利于排除各種背景熒光的干擾，增強(qiáng)檢測的特異性。③激發(fā)光譜帶較寬，有利于增加激發(fā)能，提高標(biāo)記物的比活性。④發(fā)射光譜帶窄。半峰寬小于15nm，有利于提高分辨率。⑤激發(fā)波長具有配體的特性，即隨配體的變化而變化，發(fā)射波長則具有稀土離子的性質(zhì)，即不隨配體的變化而變化。這樣就可能采用單一激發(fā)光，獲得不同發(fā)射波長，從而實(shí)現(xiàn)多組分同時檢測。因此，將二氧化硅納米顆粒與長壽命的熒光稀土絡(luò)合物結(jié)合，可以大大提高該種標(biāo)記物的免疫分析性能。

目前，已有許多有關(guān)稀土熒光二氧化硅納米顆粒的制備方法的報(bào)道。中國專利CN1400467公開一種熒光稀土絡(luò)合物硅納米顆粒類標(biāo)記物及其制備方法，是通過物理摻雜或化學(xué)鍵合的手段，將熒光稀土絡(luò)合物摻雜于硅納米顆粒中，使單個硅納米顆粒摻雜多個稀土絡(luò)合物，從而具有較高的熒光強(qiáng)度。但該方法摻雜的稀土絡(luò)合物數(shù)量有限(過多則會造成不規(guī)則狀納米顆粒的形成)，限制了熒光強(qiáng)度的繼續(xù)提升。

中國專利CN101225306公開一種熒光稀土絡(luò)合物硅納米顆粒的制備方法，將稀土絡(luò)合物循環(huán)鍵合在硅納米顆粒表面，從而使鍵合在其表面的熒光稀土絡(luò)合物數(shù)量大大增加，有效地提高了熒光二氧化硅納米顆粒的熒光強(qiáng)度。但該種循環(huán)鍵合的方式操作繁瑣、費(fèi)時費(fèi)力，不利于該種標(biāo)記物的廣泛應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有的方法存在的上述缺點(diǎn)，提供一種不僅具有操作簡單、易于實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)，而且熒光強(qiáng)度更高的稀土熒光二氧化硅納米顆粒的制備方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是采用油包水微乳體系合成空白二氧化硅納米顆粒，并事先讓帶有功能基團(tuán)的硅烷試劑和稀土離子配合物充分反應(yīng)而形成前驅(qū)體，然后直接在油包水微乳體系中加入前驅(qū)體，即可將大量的稀土離子配合體修飾到每個二氧化硅納米顆粒的表面，再加入稀土離子與配合體螯合，即可形成高強(qiáng)度的稀土熒光二氧化硅納米顆粒。

本發(fā)明包括以下步驟：

1)將水、油、表面活性劑、助表面活性劑混合，自發(fā)形成各向異性、透明、熱力學(xué)穩(wěn)定的分散體系，得表面帶有羥基的二氧化硅納米顆粒；

2)將帶有功能基團(tuán)的硅烷試劑與稀土離子配合物反應(yīng)，得稀土離子配合物前驅(qū)體；

3)將步驟2)制得的稀土離子配合物前驅(qū)體與四乙氧基硅烷(TEOS)混合后加入步驟1)所得的表面帶有羥基的二氧化硅納米顆粒(油包水微乳體系)中，稀土離子配合物即可鍵合至二氧化硅納米顆粒表面；

稀土離子配合物前驅(qū)體含有硅氧鍵，能夠鍵合至二氧化硅納米顆粒表面，另外，四乙氧基硅烷(TEOS)可以與二氧化硅納米顆粒表面剩余未參與反應(yīng)的硅羥基繼續(xù)枝接而生長出更多的表面硅羥基，以利于其進(jìn)一步與稀土離子配合物前驅(qū)體發(fā)生反應(yīng)。

4)在油包水微乳體系中加入稀土離子，即可與固定在二氧化硅納米顆粒表面的稀土離子配合物螯合而形成具有熒光的稀土絡(luò)合物，經(jīng)丙酮封閉反應(yīng)體系后，洗滌，即得產(chǎn)物稀土熒光二氧化硅納米顆粒。