[發明專利]一種含聚苯乙烯殼層的稀土納米材料及其生物偶聯與應用

有效

• 申請號: 201910894983.0
• 申請日: 2019-09-20
• 公開（公告）號: CN110564405B
• 公開（公告）日: 2020-12-01
• 發明（設計）人: 李富友;劉青昀;馮瑋;吳勇
• 申請（專利權）人: 復旦大學;中山泰輝生物科技有限公司
• 主分類號: C09K11/02
• 分類號: C09K11/02;C09K11/06;C09K11/85;B82Y30/00;B82Y40/00;G01N33/53;C08F292/00;C08F220/06;C08F212/08;C08F212/36;C07K16/00
• 代理公司: 北京慕達星云知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 趙徐平

本發明公開了一種含功能化聚苯乙烯殼層的稀土納米材料，包括內核，二氧化硅殼層和聚苯乙烯殼層；內核為稀土發光納米顆粒，二氧化硅殼層包覆于所述內核外，并且二氧化硅殼層修飾有雙鍵；聚苯乙烯殼層包覆于二氧化硅殼層外，并且聚苯乙烯殼層修飾有功能化基團。并且公開了含功能化聚苯乙烯殼層的稀土納米材料的制備方法。本發明含功能化聚苯乙烯殼層的稀土納米材料分散性好、穩定性強，可應用于生物偶聯、免疫層析檢測、疏水分子或納米顆粒包埋。

技術領域

本發明屬于稀土發光納米材料技術領域，具體涉及一種含聚苯乙烯殼層的稀土納米材料及其生物偶聯和應用。

背景技術

稀土納米材料的光穩定性和化學穩定性良好，具有廣泛的應用前景。常用的稀土納米材料都是在油酸-十八烯混合溶劑中獲得的，但其表面的油酸配體使得材料不溶于水且難進行表面官能化，大大限制了其在生物醫學領域的應用。

目前稀土納米材料大多數通過非共價鍵的形式進行表面官能化修飾，例如親疏水相互作用、靜電吸附作用等。F.Xu等人用聚丙烯酸(PAA)對稀土納米材料進行表面修飾，通過PAA與油酸配體交換使稀土納米材料表面接枝上大量羧基官能團，修飾后的材料具有較好的水溶性，可直接用于抗體的生物偶聯(ACS Nano 2017,11,6261-6270.)。同樣的，Dayong Jin等人用羧基聚乙二醇((polyethylene glycol modified with a carboxygroup,cPEG,Mw＝3500)也能在稀土納米材料表面修飾上羧基(Anal.Chem.2018,90,12356-12360.)。然而上述方法的不足之處在于：第一，配體交換容易導致納米顆粒之間發生聚集；第二，親水配體與納米顆粒的結合作用力為非共價鍵，這種作用力比共價作用弱很多，且容易受到溶液中干擾物質的影響而斷開，因此在復雜體系中顆粒表面的抗體隨時可能脫落。

另外，Hans H.Gorris等人在包裹了硅層的稀土納米材料中加入羧基乙基硅烷三醇鈉鹽(Sodium Carboxyethylsilanetriol)，直接在材料表面修飾上羧基官能團(Anal.Chem.2016,88,6011-6017.)。但是由于二氧化硅是由硅羥基發生縮合反應形成硅氧鍵得到的，長期存放于純水中會發生硅氧鍵斷裂從而逐漸溶解，因此穩定性難以保證。

有文獻報道，在聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的輔助下通過種子聚合反應可以在稀土納米材料表面生長一層厚度為10nm的聚苯乙烯殼，由于聚苯乙烯的表面吸附有PVP配體，在PVP的位阻效應下，被包裹后的稀土納米材料在純水中分散性良好；然而該材料仍無法進行生物偶聯；并且吸附在聚苯乙烯表面的PVP經過多次洗滌后會逐漸脫落，材料的分散性變差；聚苯乙烯殼層較薄，對內核材料的懸浮能力不夠，且溶液中的離子容易擴散到內核，可能對稀土納米材料造成腐蝕溶解。

因此，如何提供一種經表面功能化修飾并且不易團聚、穩定性強的稀土納米材料是本領域亟待解決的問題。

發明內容

本發明公開了一種含功能化聚苯乙烯殼層的稀土納米材料，其分散性佳、穩定性強，能夠與抗體形成穩定的復合物，且更加適用于免疫層析應用。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種含功能化聚苯乙烯殼層的稀土納米材料，包括內核，二氧化硅殼層和聚苯乙烯殼層；內核為稀土發光納米顆粒，二氧化硅殼層包覆于內核外，并且二氧化硅殼層修飾有雙鍵；聚苯乙烯殼層包覆于二氧化硅殼層外，并且聚苯乙烯殼層修飾有功能化基團。

包裹二氧化硅殼層即在稀土發光納米顆粒的表面引入雙鍵，便于苯乙烯聚合后形成的低聚物優先沉積在稀土發光納米顆粒的表面，從而實現聚苯乙烯殼層的生長，確保殼層結構的穩定性。功能化修飾的聚苯乙烯殼包覆于二氧化硅殼層外，保證了稀土納米材料良好的分散性、均一性和長期穩定性；可阻隔內層材料與溶劑的接觸，防止內層材料腐蝕、分解；另一方面完成了稀土納米材料的表面功能化，從而可以與蛋白或核酸等生物大分子進行生物偶聯，并應用于免疫層析檢測技術。