一种染料掺杂型二氧化硅荧光纳米粒子的制备方法

摘要

一种染料掺杂型二氧化硅荧光纳米粒子的制备方法，其特征在于选择具有双键取代基的有机荧光染料及具有双键取代的硅烷单体，利用硅烷单体的水解聚合形成有机染料为核、二氧化硅为壳的纳米粒子，接着在反应体系中加入自由基引发剂，引发处于纳米粒子表面以及孔道处的硅基和染料上双键共聚，使得染料与硅烷共价结合，从而防止纳米粒子在检测过程中产生泄漏。制备得到了染料DAA为核、二氧化硅为壳的纳米粒子，呈单分散性球形，粒径在30纳米左右。该纳米粒子在水中的分散液在400nm激发光激发下产生强烈绿色荧光，最大发射波长位于525nm，在分散于水溶液中72小时，荧光强度仍保留初始荧光强度的92％。

说明书

技术领域

本发明具体涉及到一种有机染料为核、二氧化硅为壳的掺杂型荧光纳米粒子的制备方法。属发光纳米材料的技术领域。

背景技术

染料掺杂型二氧化硅荧光纳米粒子可用作细胞染色、免疫检测、药物传输及DNA示踪等的纳米探针，在生命科学领域的应用越来越受到重视。由于在一个纳米粒子中可掺杂多个染料分子，这类纳米探针相对于已得到广泛应用的荧光分子探针如FITC等，不但具有更高的灵敏度，还具有二氧化硅的亲水性。此外，染料为核二氧化硅为壳的结构将染料与检测液隔开，可有效抑制检测液极性对染料发光波长的漂移和对发光强度的猝灭效应，并降低染料的光漂白。

已知的染料掺杂型二氧化硅荧光纳米粒子的制备方法包括法、反相微乳液法及正相微乳液法。法是在染料的醇水混合液中通过加入氨水催化硅烷的水解缩合，生成的纳米粒子通常分散性较差，且染料的负载率低[J.COLLOIDINTERFACE SCI，26，62(1968)]。反相微乳液法通过有机修饰的硅烷单体在纳米水池中水解缩聚来实现[Colloids and Surfaces，50，321，(1990)]，该法制备的纳米粒子单分散性较好，但仅适用于掺杂水溶性有机发光染料，而这类染料通常荧光量子效率较低，在高浓度下特别易浓度猝灭。相反，正相微乳液法[J.AM.CHEM.SOC.，129，2669(2007)]仅适用于掺杂疏水性的荧光染料分子，但具有较好的单分散性。这三种方法还普遍存在一个共同的缺点，即在粒子表面存在或大或小的孔道结构，导致粒子在水溶液中分散后染料不断从粒子中泄漏，影响检测结果。

发明内容

技术问题：本发明的要解决的技术问题是提供一种染料掺杂型二氧化硅荧光纳米粒子的制备方法，制备能够防止染料在检测过程中泄漏的掺杂型二氧化硅荧光纳米粒子。

技术方案：本发明的一种染料掺杂型二氧化硅荧光纳米粒子的制备方法是：选择具有双键取代基的有机荧光染料及具有双键取代的硅烷单体，利用硅烷单体的水解聚合形成有机染料为核、二氧化硅为壳的纳米粒子，接着在反应体系中加入自由基引发剂，引发处于纳米粒子表面以及孔道处的硅基和染料上双键的共聚，使得染料与硅烷共价结合，从而防止纳米粒子在检测过程中产生泄漏。

其中，具有双键取代基的有机荧光染料为丹磺酰氯烯丙基胺DAA，丹磺酰氯烯丙基胺DAA的结构如下：

具有双键取代的硅烷单体为乙烯基三乙氧基硅烷VTES。

自由基引发剂为偶氮二异丁腈。

有益效果：由于采用了以上技术方案，制备得到了染料DAA为核、二氧化硅为壳的纳米粒子，呈单分散性球形，粒径在30纳米左右。

本发明的掺杂型二氧化硅纳米粒子在水中的分散液在400nm激发光激发下产生强烈绿色荧光，最大发射波长位于525nm。

本发明的二氧化硅纳米粒子在分散于水溶液中72小时，荧光强度仍保留初始荧光强度的92％。

附图说明

图1为制备的纳米粒子水分散液的荧光光谱图，

图2为纳米粒子水分散液荧光泄漏随时间变化图。

具体实施方式

本发明采用的技术方案如下，选择或制备具有双键取代基的有机荧光染料丹磺酰氯烯丙基胺(DAA，见下式1)及具有双键取代的硅烷单体乙烯基三乙氧基硅烷(VTES)，采用正相微乳液法，利用硅烷单体的水解聚合形成有机染料为核、二氧化硅为壳的纳米粒子，接着在反应体系中加入自由基引发剂，引发处于纳米粒子表面以及孔道处的硅基和染料上双键的共聚，使得染料与硅烷共价结合，从而防止纳米粒子在检测过程中产生泄漏。

式1 DAA的结构

实施例1：

在三口瓶中加入3.54ml曲拉通X-100，15ml环己烷，3.6ml 1-正己醇，0.1ml溶有1.8mg DAA的水溶液，搅拌下形成油包水的反相微乳液。然后加入200μl VTES单体和10μL氨丙基三乙氧基硅烷。室温下反应进行24h后，加入0.08g偶氮二异丁腈，通氮气下在65℃反应4h，冷却，加入乙醇破乳。离心收集生成的纳米粒子，加丙酮超声洗涤两次，室温下真空干燥。

该法制备的纳米粒子的平均粒径为30nm，单分散性较好，其水分散液在400nm激发光激发下产生强烈绿色荧光，最大发射波长位于525nm(附图1)。将纳米粒子分散于水中分别于0h、24h、48h及72h时后，离心去除上清液，并重新加入等量的水后测定水分散液的荧光，结果发现72小时后，荧光强度仍保留初始荧光强度的92％(附图2)。