利用层层自组装技术制备表面带有生物反应位点的荧光微球

摘要

荧光微球被广泛应用于生物医用检测等领域,但是产量有限且价格昂贵,因此寻求简单有效的制备方法具有很好现实意义。聚对亚苯基亚乙烯（PPV）这一荧光共轭聚合物有着制备简单、光稳定性好等优点。同时其前驱体（pre-PPV）带有正电荷，可以使用静电吸附作为驱动力来沉积包覆到带负电荷的基质微球表面。本论文采用层层自组装技术，分别制备了以PPV作为荧光发射种的带有交联层的荧光微球和带有聚合物胶束粒子隔层的荧光微球，并对它们的荧光性能和稳定性能进行了探究。论文具体内容包括以下两个方面：
　　（1）制备表面带有生物反应位点的交联荧光微球
　　首先用典型的Wessling锍盐前驱体法合成带正电荷的聚对亚苯基亚乙烯前驱体（pre-PPV），并通过静电作用将其包覆到带负电荷的基质微球—聚苯乙烯二乙烯苯共聚微球(SPSDVB)上。然后再在微球表面交替沉积聚阴离子（苯乙烯磺酸钠（PSS）、聚丙烯酸（PAA））和聚阳离子（重氮树脂（DAR））。最后通过热处理步骤同时实现pre-PPV到PPV的转化，以及DAR与PSS及PAA的交联反应。在实验过程中，我们优化了DAR的浓度以及聚合物交替沉积的顺序，最终得到了交联荧光微球SPSDVB-(PPV/PSS/DAR/PAA)。通过荧光显微镜，流式细胞仪等手段表征，这些微球具有明显的核壳结构，且尺寸均匀、有强烈稳定的荧光。通过耐溶剂性的实验探究，表明该微球即使在高离子浓度的离子解离剂中也有着良好的稳定性。同时该微球还具有良好的热稳定性和耐光性。在生物耦合实验中，该微球表现出很好的生物耦合性。这些优异的性能使得该交联荧光微球在流式细胞仪以及微流控装置中都有着很广阔的应用前景。
　　（2）制备带有聚合物胶束粒子隔层的多层荧光微球
　　首先我们用原子转移自由基聚合（ATRP）的方法合成出两亲性嵌段聚合物PAA46-b-PS40，并将其自组装成形貌规整、大小均一，平均粒径在80 nm左右的聚合物胶束粒子。通过一系列实验我们优化了聚合物胶束粒子包覆微球时的浓度与pH值。最终成功得到了SPSDVB-(PPV/PAA-b-PS)n多层荧光微球。根据扫描电镜和激光共聚焦的表征结果显示，该微球表面的聚合物胶束粒子包覆均匀，荧光发射稳定且发射强度较强，整个微球呈现出核壳结构。通过与多层微球SPSDVB-(PPV/PAA)n的荧光性能比较，我们发现选用PAA-b-PS这一两亲性嵌段共聚物来自组装胶束粒子，不仅实现了间隔PPV层防止链穿插和自淬灭，还保留了PPA中羧基基团的生物耦和功能。此外，微球展示了较好的热稳定性和耐光漂白性。

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第一章 绪 论

1.1 流式细胞技术

1.1.1 流式细胞技术发展史

1.1.2 流式细胞仪结构及工作原理

1.1.3 流式细胞技术的应用

1.2 荧光微球

1.2.1 荧光微球的概述

1.2.2 荧光微球的制备

1.2.3 荧光微球的应用

1.3 层层自组装

1.4课题的提出：论文思路和整体框架

第二章 表面带有用于生物耦合功能基团的多层交联荧光微球的制备

2.1 实验部分

2.1.1 主要原料和仪器型号

2.1.2 聚合物PPV前驱体的合成

2.1.3 聚合物重氮树脂DAR的合成

2.1.4 交联荧光微球的制备

2.1.5 荧光微球与BSA-TRITC及TRITC的耦合

2.2 结果与讨论

2.2.1 重氮树脂DAR浓度的优化

2.2.2 聚阳离子与聚阴离子间组装顺序的优化

2.2.3 微球SPSDVB-(PPV/PSS/DAR/PAA)的制备与表征

2.2.4 交联反应的表征及微球耐溶剂性研究

2.2.5 微球表面官能团的表征及其生物耦合特性的研究

2.2.6 微球SPSDVB-(PPV/PSS/DAR/PAA)的稳定性研究

2.3 本章小结

第三章 共轭高分子与聚合物胶束层层自组装制备荧光微球

3.1 实验部分

3.1.1 主要原料和仪器型号

3.1.2 嵌段共聚物PAA-b-PS的合成

3.1.3 聚合物PAA-b-PS胶束的制备

3.1.4 胶束分散液pH值的优化

3.1.5 微球SPSDVB-(PPV/PAA-b-PS)n的制备

3.1.6 微球SPSDVB-(PPV/PAA)n的制备

3.2 结果与讨论

3.2.1 嵌段共聚物PAA-b-PS的合成与表征

3.2.2 聚合物PAA-b-PS胶束粒子的制备与表征

3.2.3 微球制备条件的优化

3.2.4 微球SPSDVB-(PPV/PAA-b-PS micelle)n和SPSDVB-(PPV/PAA)n的表征

3.2.5 微球SPSDVB-(PPV/PAA-b-PS)n的稳定性研究

3.3 本章小结

第四章 结论与展望

4.1 本论文工作总结

4.2 本论文主要创新点

4.3 本论文存在的问题及工作展望

参考文献

符号及缩写

攻读学位期间的学术成果

致谢