[發明專利]核殼型磁性量子點納米顆粒及其制備方法

有效

• 申請號: 201310048213.7
• 申請日: 2013-02-06
• 公開（公告）號: CN103965910A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發明（設計）人: 沙印林;鄭強
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: C09K11/88
• 分類號: C09K11/88;B82Y30/00;B82Y20/00;B82Y25/00;B82Y40/00
• 代理公司: 北京科龍寰宇知識產權代理有限責任公司 11139
• 代理人: 孫皓晨;丁金玲

技術領域

本發明涉及一種量子點納米顆粒，特別是涉及一種新型核殼型磁性量子點納米顆粒及其制備方法，屬于生物、醫用材料技術領域。

背景技術

量子點納米顆粒又可稱為準零維半導體納米晶體。由于納米尺度效應，電子和空穴被量子限域，在小于玻爾直徑時，量子點納米顆粒由連續能級變成具有分子特性的分立能級結構。因此在接受能量（激發）后，可以發射特定波長的光。與傳統熒光染料相比，量子點納米顆粒具備的優勢包括(Bruchez et al.1998)：（1）同樣化學組成的量子點納米顆粒，依據不同尺度可以發射不同顏色的光，即光致發光譜可由顆粒尺度調整，因此可以在可見光乃至紅外譜段根據要求“定制”所需要的量子點納米顆粒；（2）量子點納米顆粒的激發譜寬，可以選擇單一激發光激發不同顏色的量子點納米顆粒同時發光，非常適合多個目標信號的同時采集；（3）量子點納米顆粒的發射譜窄，可以最大程度地避免發射譜的重疊，便于多個目標信號的同時采集；（4）在可比范圍內，量子點納米顆粒的發光強度明顯高于傳統熒光染料，可大幅提高檢測的靈敏度；(5)量子點納米顆粒的光學穩定性遠遠高于傳統熒光染料，適合長時間觀察和動態研究；（6）量子點納米顆粒具備大的比表面積，可以提供多元化的化學與生物修飾，而且選擇適當的修飾策略，量子點納米顆粒可以最大限度地避免對生物體的毒性作用。由于其獨特的光電特性和在生物醫藥領域巨大的應用價值，量子點納米顆粒研究受到了越來越多的關注與研究。

磁納米顆粒，尤其是鐵氧體磁納米顆粒，隨著尺度減小，一定溫度下，磁晶各向異性能壘逐漸與顆粒熱動能相當，故而在該溫度下磁晶易軸容易在各個方向改變，宏觀的看各磁晶磁矩雜亂無章互相抵消，從而不表現出磁性；當有外加磁場時，磁晶磁矩傾向于沿外磁場方向排列，從而表現出磁性。磁納米顆粒的這種性質被稱為超順磁性。超順磁性使得磁納米顆粒具有很強的可操控性，在核磁共振成像、藥物輸送等領域具有巨大的應用價值(Hao et al.2010)。

基于上述兩種納米材料的優異性質，將二者特性加以整合，合成一種新型的、同時具備熒光和超順磁性的多功能納米顆粒是目前納米技術領域的研究熱點和難點。迄今，在有機體系中已制備了多種復合型多功能納米顆粒，如：Fe₃O₄/CdSe(Du et al.2006)、FePt/CdS(Gu et al.2004)、FePt/CdSe(Trinh et al.2011)、CoPt/CdSe(Tian et al.2009)、Co/CdSe(Kim et al.2005)等納米顆粒。這些多功能納米顆粒均是通過將磁性納米顆粒與二元半導體材料結合形成，存在以下缺點和不足：（1）難以克服由于晶格差異以及磁性內核對于半導體部分的熒光淬滅效應，導致發光效率低下。（2）尺度分布不均一，且難以調控；（3）通過顆粒尺度控制發射波長不容易操作，而且重復性不好，不利于大規模制備和應用；（4）通過尺度控制合成的納米顆粒，由于不同顏色的量子點納米顆粒尺度大小不一致，在生物醫學應用中受到限制，如：平行研究不同分子的運動時，必須考慮由量子點尺度不同所導致的運動受限程度不同問題。因此，發展可重復性好、能夠大批量制備、光學性質穩定的、譜學性質優異、光譜連續可調的磁性量子點納米顆粒顯得非常迫切。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種核殼型磁性量子點納米顆粒。

為達上述目的，本發明一種核殼型磁性量子點納米顆粒，由內核和外延生長的殼層形成，所述內核為磁性納米顆粒，粒徑大于1nm，小于20nm；所述外延生長的殼層為三元素的半導體殼層，所述三元素的半導體殼層為包含II-VI族元素的三組分的半導體熒光殼層，殼層厚度大于0.5nm，小于5nm；所述磁性量子點納米顆粒為疏水性磁性量子點納米顆粒，其熒光量子產率大于1%，小于99%。

本發明的磁性量子點納米顆粒，其中所述內核為下述材料的任意一種：Fe、Co、CoO、Fe₃O₄、Fe₂O₃、FePt、CoPt，考慮上述磁性納米顆粒性質的相似性和合成方法的共通性，優選Fe₂O₃，Fe₃O₄和FePt。