專利名稱：一種防功能性物質(zhì)泄露的核殼微/納米球的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無機(jī)納米材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種防功能性物質(zhì)泄露的核殼微/
納米球的制備方法。
背景技術(shù)：
具有功能性的微/納米球在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用越來越受到重視。最具代表性的功能性微/納米球有磁性微/納米球和熒光微/納米球。它們是國內(nèi)外學(xué)者研究的熱點(diǎn)。目前已有商品化的磁性微/納米球和熒光微/納米球。其制備方法大都采用包埋式方法，即通過溶脹高聚物載體，使得與之混合的功能性物質(zhì)(如磁性納米顆粒，熒光染料分子，量子點(diǎn)等)滲透到高聚物基體里面，達(dá)到嵌合固定功能性物質(zhì)的作用。但這種方法所制備的功能性微/納米球的功能性物質(zhì)容易與高聚物基體脫離、泄露，保存時(shí)間短，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定等缺點(diǎn)。而且溶脹后高聚物表面變得粗糙；對生物大分子有較高的非特異性吸附；暴露在高聚物表面的功能性物質(zhì)與生物活性物質(zhì)直接接觸，容易損傷活性物質(zhì)的活性。另外有些常用的高聚物微/納米球(如聚苯乙烯微/納米球)表面可用化學(xué)官能團(tuán)貧乏，不易與生物大分子偶聯(lián)，限制了其生物醫(yī)學(xué)的應(yīng)用。因此，對功能性微/納米球進(jìn)行再次包覆很有必要。
參考文獻(xiàn) 1. Q. Ma， X. Y. Wang， Y. B. Li， Y. H. Shi， X. G. Su， Multicolor quantumdot_encodedmicrospheres for the detection of biomolecules， Talanta72(2007) 1446-1452. 2. H. Yu. Comparative studies of magnetic particle-based solid phasefluorogenicand electrochemiluminescent immunoassay, J Immunol Methods218(1998) 1-8. 3. H. Q. Wang， J. H. Wang， Y. Q. Li， X. Q. Li， T. C. Liu， Z. L. Huang， Y. D. Zhao，Multi-color encoding of polystyrene microbeads with CdSe/ZnS quantum dots andits即plication in immunoassay, J. Colloid Interface Sci. 316 (2007) 622-627.
4. R. C. Maher， L. F. Cohen ， P. Etchegoin， Single moleculephoto-bleachingobserved by surface enhanced resonant Raman scattering(SERRS)，Chem. Phys. Lett. 352 (2002) 378—384. 5. C. Freier， B. Kan， T. Gicquel ， "Biotrol System 7000 -AutomatedImm皿oassayAnalyzer，，， J. Clin. Immunoassay, 14(1991) 111-114. 6. Bingbo Zhang， Jing Cheng， Xiaoqun Gong， et al.. Facile fabricationofmulti-colors high f luorescent/s卯erparamagnetic nanoparticles. JournalofColloid and Interface Science,2008，322(2) :485-490. 7. Bingbo Zhang， Dena Li， Guiping Ma， et al. . Preparation andcharacterizationof tricolor CdSe-tagged microbeads for bio-detection.
3Proceedings of MNC2007MicroNanoChina07Ja皿ary， 10—13， 2007， Sanya， Hainan, China, p353-356. 8. WANG WeiCai， ZHANG Qi， ZHANG BingBo，et al. . Preparation ofmonodisperse， superparamagnetic, luminescent, and multifunctional PGMAmicrospheres withamino-groups. Chinese Science Bulletin,2008，53 (8) :1165-1170.
9. Matsunaga T， Kawasaki M， Yu X， et al. Chemiluminescence enzymeimm皿oassayusing bacterial magnetic particles [J]. Anal. Chem， 1996， 68 :3551-3554.
10. Tanaka T， Matsunaga T. A fully automated chemiluminescenceimmonoassay ofinsulin using antibod y_protein Abacterial magnetic particlecomplexes[J] AnalChem， 2000， 72 :3518-3522. ll.Bingbo Zhang， Jing Cheng， Dena Li， et al. . A novel method to makehydrophilicqimntum dots and its application on biodetection. Materials Science& EngineeringB，2008，149(1) :87-92. 12.張琦，王偉財(cái)，張磊，李雙艷，張兵波等.應(yīng)用基因遺傳算法優(yōu)化單分散熒光微球制備工藝.高分子通報(bào)，2007， 8， 29-33.

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種防功能性物質(zhì)泄露的核殼微/納米球的制備方法。
本發(fā)明在原有包裹功能性物質(zhì)(如熒光染料分子，磁性納米顆粒，量子點(diǎn)等)的微/納米球(如聚苯乙烯，聚丙烯酰胺，聚甲基丙烯酸甲酯，聚甲基丙烯酸縮水甘油酯等)的表面再包被一層嚴(yán)實(shí)致密的二氧化硅殼層，達(dá)到封閉和保護(hù)功能性物質(zhì)的目的。
本發(fā)明提出的防功能性物質(zhì)泄露的核殼微/納米球的制備方法，具體步驟如下
(1)配制體積比為1 : 3 10的去離子水和異丙醇混合溶液50mL，將包裹功能性物質(zhì)的微/納米球加入到上述混合溶液中； (2)稱取1 10mg聚乙烯吡咯烷酮(PVP)加入到步驟(1)所得的混合溶液中，攪拌溶解分散0. 5 60min ; (3)在室溫下，將0. 01 1. OmL正硅酸乙酯(TE0S)加入到步驟(2)所得的混合溶液中，攪拌均勻； (4)將0. 01 lmL氨水加入到步驟(3)所得的體系中，攪拌封閉反應(yīng)20-28h，得到的產(chǎn)物離心分離、水洗、即得所需產(chǎn)物，所得產(chǎn)物在去離子水、PBS緩沖溶液，乙醇等中可長期保持； 本發(fā)明中，所述功能性微/納米球是指微/納米球內(nèi)包裹有功能性物質(zhì)。 本發(fā)明中，所述微/納米球?yàn)榫郾揭蚁?、聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酸甲酯或聚甲?br> 丙烯酸縮水甘油酯等高分子材料微/納米球中任一種。 本發(fā)明中，所述功能性物質(zhì)為熒光有機(jī)染料分子(Cy3、Cy5、FTIC，鑭系元素銪、锝、釕)，磁性納米顆粒(Fe304、 Fe203、 Ni、 Co)，量子點(diǎn)(CdSe、 CdS、 ZnS、 Zn0、 InP、 CdTe、 CdSe/CdS、 CdSe/ZnS、 CdTe/ZnS、 CdTe/CdS、 InP/ZnS)中一至多種。 本發(fā)明中，所述包裹可以是單獨(dú)包裹一種功能性物質(zhì)，也可以是2種或者多種功能性物質(zhì)。
本發(fā)明中，步驟(3)及(4)中所述攪拌是在磁力或者機(jī)械條件下攪拌。
本發(fā)明在原有包裹功能性物質(zhì)微/納米球的表面形成致密光潔的二氧化硅殼層，防止功能性物質(zhì)泄露，防泄露率達(dá)98%，避免環(huán)境介質(zhì)滲入微/納米球而造成對功能性物質(zhì)性能的破壞，以及避免與生物活性物質(zhì)的直接接觸；表面光滑、非特異性吸附小；且為微/納米球表面引入豐富的化學(xué)官能團(tuán)，便于與生物蛋白，核酸分子的交聯(lián)。制備方法簡單易行、可操作性強(qiáng)、重復(fù)性好、成本低。二氧化硅包覆的核殼微/納米球性能穩(wěn)定，保持時(shí)間長，可廣泛用于生物標(biāo)記、生物分離、細(xì)胞成像和顯影，也可用于生物傳感器等生化分析領(lǐng)域。


圖1為實(shí)施例1 二氧化硅包裹量子點(diǎn)聚苯乙烯微球的熒光顯微鏡照片(放大倍數(shù)X銅。 圖2為實(shí)施例2 二氧化硅包裹四氧化三鐵聚苯乙烯微球的光學(xué)顯微鏡照片(放大倍數(shù)X400)。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明
實(shí)施例1 : (1)配制體積比為1 : 5的去離子水和異丙醇混合溶液，將100mg載有CdSe/ZnS量子點(diǎn)的熒光聚苯乙烯微米球(12 y m)加入到上述100mL混合溶液中；(2)稱取10mg聚乙烯吡咯烷酮(PVP)加入到上述體系，攪拌溶解分散60min ; (3)在室溫下，將lmL正硅酸乙酯(TEOS)加入到上述體系，攪拌30min ; (4)將lmL氨水加入到上述體系，攪拌封閉反應(yīng)24h。得到的產(chǎn)物高速離心分離、水洗、所得產(chǎn)物在PBS緩沖溶液中可長時(shí)期保持。從圖中可以看出，具有核殼結(jié)構(gòu)的量子點(diǎn)熒光微球分散性好，熒光強(qiáng)度高(經(jīng)計(jì)算，核殼結(jié)構(gòu)包裹后，量子點(diǎn)熒光微球的熒光效率可以維持98%左右)。
實(shí)施例2 : (1)配制體積比為1 : 3的去離子水和異丙醇混合溶液，將10mg載有FeA磁性聚苯乙烯微米球(12iim)加入到上述10mL混合溶液中；(2)稱取lmg聚乙烯吡咯烷酮(PVP)加入到上述體系，攪拌溶解分散10min ; (3)在室溫下，將O. OlmL正硅酸乙酯(TEOS)加入到上述體系，攪拌30min ;(4)將0. OlmL氨水加入到上述體系，攪拌封閉反應(yīng)24h。得到的產(chǎn)物高速離心分離、水洗、所得產(chǎn)物在去離子水中可長時(shí)期保持。從圖中可以看出，具有核殼結(jié)構(gòu)的四氧化三鐵磁性微球分散性好，單個(gè)球體呈黑色，微球內(nèi)成功包裹黑色四氧化三鐵納米粒子。
實(shí)施例3 : (l)配制體積比為l : 7的去離子水和異丙醇混合溶液，將50mg載有Cy5的熒光聚丙烯酰胺微米球(3ym)加入到上述50mL混合溶液中；(2)稱取6mg聚乙烯吡咯烷酮(PVP)加入到上述體系，攪拌溶解分散30min ; (3)在室溫下，將0. 5mL正硅酸乙酯(TEOS)加入到上述體系，攪拌30min ; (4)將0. 5mL氨水加入到上述體系，攪拌封閉反應(yīng)24h。得到的產(chǎn)物高速離心分離、水洗、所得產(chǎn)物在乙醇中可長時(shí)期保持。
5
實(shí)施例4 : (l)配制體積比為l : 9的去離子水和異丙醇混合溶液，將20mg載有Cy3的熒光聚 甲基丙烯酸甲酯(6ym)加入到上述20mL混合溶液中；(2)稱取3mg聚乙烯吡咯烷酮(PVP) 加入到上述體系，攪拌溶解分散20min ; (3)在室溫下，將0. 3mL正硅酸乙酯(TEOS)加入到 上述體系，攪拌30min ; (4)將0. 4mL氨水加入到上述體系，攪拌封閉反應(yīng)24h。得到的產(chǎn)物 高速離心分離、水洗、所得產(chǎn)物在PBS緩沖溶液中可長時(shí)期保持。
實(shí)施例5 : (1)配制體積比為1 : 6的去離子水和異丙醇混合溶液，將20mg載有FITC的熒 光聚甲基丙烯酸縮水甘油酯(200nm)加入到上述20mL混合溶液中；(2)稱取3mg聚乙烯 吡咯烷酮(PVP)加入到上述體系，攪拌溶解分散20min ; (3)在室溫下，將0. 3mL正硅酸乙 酯(TEOS)加入到上述體系，攪拌30min ; (4)將0. 4mL氨水加入到上述體系，攪拌封閉反應(yīng) 24h。得到的產(chǎn)物高速離心分離、水洗、所得產(chǎn)物在PBS緩沖溶液中可長時(shí)期保持。
實(shí)施例6 : (l)配制體積比為l : 7的去離子水和異丙醇混合溶液，將10mg載有銪熒光團(tuán)的 熒光聚苯乙烯納米球(120nm)加入到上述15mL混合溶液中；(2)稱取2mg聚乙烯吡咯烷酮 (PVP)加入到上述體系，攪拌溶解分散20min ; (3)在室溫下，將0. 15mL正硅酸乙酯(TEOS) 加入到上述體系，攪拌30min ; (4)將0. 25mL氨水加入到上述體系，攪拌封閉反應(yīng)24h。得 到的產(chǎn)物高速離心分離、水洗、所得產(chǎn)物在PBS緩沖溶液中可長時(shí)期保持。
實(shí)施例7 : (l)配制體積比為l : 4的去離子水和異丙醇混合溶液，將20mg共載有Fe304和 CdSe/ZnS量子點(diǎn)的磁性熒光聚苯乙烯微球(12iim)加入到上述50mL混合溶液中；(2)稱取 3mg聚乙烯吡咯烷酮(PVP)加入到上述體系，攪拌溶解分散20min;(3)在室溫下，將O. 3mL 正硅酸乙酯(TEOS)加入到上述體系，攪拌30min;(4)將0. 4mL氨水加入到上述體系，攪拌 封閉反應(yīng)24h。得到的產(chǎn)物高速離心分離、水洗、所得產(chǎn)物在PBS緩沖溶液中可長時(shí)期保持。
實(shí)施例8 : (1)配制體積比為1 : 5的去離子水和異丙醇混合溶液，將20mg共載有Fe304， Cy5 和CdSe/CdS量子點(diǎn)的磁性熒光聚苯乙烯微球(12 ii m)加入到上述50mL混合溶液中；(2) 稱取3mg聚乙烯吡咯烷酮(PVP)加入到上述體系，攪拌溶解分散20min;(3)在室溫下，將 0. 3mL正硅酸乙酯(TEOS)加入到上述體系，攪拌30min ; (4)將O. 4mL氨水加入到上述體系， 攪拌封閉反應(yīng)24h。得到的產(chǎn)物高速離心分離、水洗、所得產(chǎn)物在PBS緩沖溶液中可長時(shí)期 保持。 實(shí)施例1、實(shí)施例3、實(shí)施例4、實(shí)施例5和實(shí)施例6所得產(chǎn)品分別進(jìn)行泄露檢測實(shí) 驗(yàn)將一定量的二氧化硅包裹熒光試劑(實(shí)施例1、實(shí)施例3、實(shí)施例4、實(shí)施例5和實(shí)施例 6分別包裹了不同的熒光試劑)的熒光聚苯乙烯微米球(12iim)分散在環(huán)己烷中，在熒光 分光光度計(jì)上測量其熒光強(qiáng)度值(F1)，再將所測量已知熒光強(qiáng)度值F1的熒光聚苯乙烯微 米球環(huán)己烷溶液于搖床上震動(dòng)搖晃一星期，離心分離，取沉淀(熒光微球)進(jìn)行熒光強(qiáng)度測
試，得F2，根據(jù)公式計(jì)算得防泄漏率)=(1-^^>100%。實(shí)驗(yàn)例1-實(shí)施例5得到防泄 漏率分別為98. 7% ， 98. 2% ， 97. 5% ， 97. 8%和97. 8% ，其平均防泄漏率為98% 。
權(quán)利要求
一種防功能性物質(zhì)泄露的核殼微/納米球的制備方法，其特征在于具體步驟如下(1)配制體積比為1∶3～10的去離子水和異丙醇混合溶液50mL，將包裹功能性物質(zhì)的微/納米球加入到上述混合溶液中；(2)稱取1～10mg聚乙烯吡咯烷酮加入到步驟(1)所得的混合溶液中，攪拌溶解分散0.5～60min；(3)在室溫下，將0.01～1.0mL正硅酸乙酯(TEOS)加入到步驟(2)所得的混合溶液中，攪拌均勻；(4)將0.01～1mL氨水加入到步驟(3)所得的體系中，攪拌封閉反應(yīng)20-28h，得到的產(chǎn)物離心分離、水洗、即得所需產(chǎn)物，所得產(chǎn)物在去離子水、PBS緩沖溶液或乙醇中長期保持。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的防功能性物質(zhì)泄露的核殼微/納米球的制備方法，其特征在 于所述所述功能性微/納米球是指微/納米球內(nèi)包裹有功能性物質(zhì)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的防功能性物質(zhì)泄露的核殼微/納米球的制備方法，其特征在 于所述微/納米球?yàn)榫郾揭蚁?、聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酸甲酯或聚甲基丙烯酸縮水甘油 酯中任一種。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的防功能性物質(zhì)泄露的核殼微/納米球的制備方法，其特征在 于所述功能性物質(zhì)為熒光有機(jī)染料分子、磁性納米顆粒或量子點(diǎn)中一至多種。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的防功能性物質(zhì)泄露的核殼微/納米球的制備方法，其特征在 于步驟(3)及(4)中所述攪拌為磁力或者機(jī)械條件下攪拌。
全文摘要
本發(fā)明屬于無機(jī)納米材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種防功能性物質(zhì)泄露的核殼微/納米球的制備方法。具體步驟如下在原有包裹功能性物質(zhì)的微/納米球的表面再包被一層嚴(yán)實(shí)致密的二氧化硅殼層，達(dá)到封閉和保護(hù)功能性物質(zhì)的目的，防泄露率達(dá)98％。且二氧化硅殼層易表面改性引入豐富的化學(xué)官能團(tuán)，方便偶聯(lián)生物大分子用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。本發(fā)明避免環(huán)境介質(zhì)滲入微/納米球而造成對功能性物質(zhì)性能的破壞，以及避免與生物活性物質(zhì)的直接接觸；表面光滑、非特異性吸附?。磺覟槲?納米球表面引入豐富的化學(xué)官能團(tuán)，便于與生物蛋白，核酸分子的交聯(lián)。制備方法簡單易行、可操作性強(qiáng)、重復(fù)性好、成本低。二氧化硅包覆的核殼微/納米球性能穩(wěn)定，保持時(shí)間長，可廣泛用于生物標(biāo)記、生物分離、細(xì)胞成像和顯影，也可用于生物傳感器等生化分析領(lǐng)域。
文檔編號B01J13/02GK101721964SQ20091019867
公開日2010年6月9日 申請日期2009年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月12日
發(fā)明者張兵波, 時(shí)東陸, 王祎龍, 趙鵬, 郭方方 申請人:同濟(jì)大學(xué)