專利名稱：摻雜近紅外量子點(diǎn)/磁性殼聚糖多功能熒光標(biāo)記試劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及新型多功能熒光標(biāo)記納米材料，更具體涉及一種摻雜近紅外量子點(diǎn)/ 磁性殼聚糖多功能熒光標(biāo)記試劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
近紅外熒光標(biāo)記試劑(近紅外發(fā)射，600-1000nm)具有組織穿透深度大，能克服可見(jiàn)光熒光標(biāo)記試劑進(jìn)行深層組織成像時(shí)易受機(jī)體自身熒光背景干擾的缺陷，對(duì)深層組織和器官的檢測(cè)具有更高的靈敏度和對(duì)比度等獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，在生物成像領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。目前報(bào)道的主要是以Cd為主體的近紅外量子點(diǎn)，但是其核心成分(Cd2+離子)具有潛在的細(xì)胞毒性，已經(jīng)被證實(shí)會(huì)引起細(xì)胞的毒性效應(yīng)。近些年，低毒的過(guò)渡金屬離子摻雜SiS 或的近紅外量子點(diǎn)的研究引起了人們的關(guān)注，Mn2+離子摻雜的SiS量子點(diǎn)首先從基質(zhì)材料的選擇方面迎合了綠色環(huán)保的要求，除了它的低毒性，摻Mn量子點(diǎn)還具有與Cd量子點(diǎn)相同的近紅外熒光發(fā)射性能，阻止了量子點(diǎn)的自吸收，具有更好的熱穩(wěn)定性、光化學(xué)穩(wěn)定性和生物相容性，是近年來(lái)的研究熱點(diǎn)，已有許多文獻(xiàn)報(bào)道。
磁性多功能熒光標(biāo)記試劑是一種雙元成像探針，能同時(shí)用于熒光顯微鏡成像和磁共振成像，實(shí)現(xiàn)生物體內(nèi)和體外的多模式成像檢測(cè)，從而提供準(zhǔn)確的診斷信息，對(duì)于生物物質(zhì)檢測(cè)和臨床診斷有重要意義。已經(jīng)報(bào)道的有磁性量子點(diǎn)、磁性有機(jī)染料、磁性稀土等磁性多功能熒光標(biāo)記試劑，一般都是先分別制備磁性材料及量子點(diǎn)等納米微粒，然后用SiO2或其他高分子材料對(duì)其表面進(jìn)行功能修飾，最后將兩者結(jié)合，過(guò)程復(fù)雜。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種多功能的摻雜近紅外量子點(diǎn)/磁性殼聚糖熒光標(biāo)記試劑及其原位合成方法。
本發(fā)明提供的摻雜近紅外量子點(diǎn)/磁性殼聚糖熒光標(biāo)記試劑，其中磁性殼聚糖由殼聚糖與F^O4組成，F(xiàn)e53O4中Fe3+與殼聚糖的質(zhì)量比為1/3-2/1 ；
摻雜近紅外量子點(diǎn)由ZnS和MnS組成，Mn2+與Si2+的摩爾比為0. 01/1-1/1，S2—與 Zn2+的摩爾比為1/1-2/1 ；
量子點(diǎn)中S12+與殼聚糖的質(zhì)量比為1/3-3/1。
上述摻雜近紅外量子點(diǎn)/磁性殼聚糖復(fù)合微粒的制備方法是
1)將殼聚糖溶于1. 0% (ν/ν)冰醋酸溶液配制成濃度為0. 15-1. 0% (w/v)的殼聚糖溶液；
2)在配好的殼聚糖溶液中添加二價(jià)鐵鹽和三價(jià)鐵鹽，F(xiàn)e3+與!^2+的質(zhì)量比為2/1， 殼聚糖與1 3+的質(zhì)量比為1/2-3/1，再加入觀.0% (w/v)氨水溶液調(diào)節(jié)反應(yīng)pH為12，于溫度60°C下，反應(yīng)2h，生成磁性殼聚糖；
3)于溫度0-100°C，在步驟2得到的溶液中，添加Si和Mn的醋酸鹽溶液，使得溶3液中Zn2+的濃度為0. 01-0. 5M，Mn2+與Zn2+的摩爾比為0. 01/1-1/1，Zn2+與Fe3+的質(zhì)量比為2/1-9/1，調(diào)節(jié)pH為6-8，混勻后再加入硫化鈉溶液，纊與Si2+的摩爾比為1/1-2/1，反應(yīng)3h ；
4)反應(yīng)結(jié)束后，磁分離、水洗，制得多功能熒光標(biāo)記試劑。
制好的摻雜近紅外量子點(diǎn)/磁性殼聚糖多功能熒光標(biāo)記試劑進(jìn)行磁響應(yīng)性觀察及熒光測(cè)定，該熒光標(biāo)記試劑表現(xiàn)出較好的磁響應(yīng)性能和近紅外熒光性能。
現(xiàn)有技術(shù)用S^2或其他高分子材料將磁性材料和量子點(diǎn)等結(jié)合，對(duì)其表面進(jìn)行功能修飾，SiO2等在體內(nèi)的降解、代謝及毒性目前還有爭(zhēng)議。且與葉酸等生物標(biāo)識(shí)試劑的結(jié)合需通過(guò)在其上先偶聯(lián)氨基偶聯(lián)劑等進(jìn)行，反應(yīng)過(guò)程較復(fù)雜。殼聚糖是甲殼素脫乙?；玫降?，已被證明具有優(yōu)良的生物親和性、藥理作用和體內(nèi)可降解性能，對(duì)于細(xì)胞不產(chǎn)生毒副作用，降解產(chǎn)物無(wú)毒無(wú)害。其分子鏈上豐富的羥基和氨基使其易于與葉酸等生物標(biāo)識(shí)試劑結(jié)合，易于進(jìn)一步進(jìn)行化學(xué)修飾而賦予多種功能。摻雜近紅外量子點(diǎn)/磁性殼聚糖多功能熒光標(biāo)記試劑通過(guò)殼聚糖直接將磁性材料與摻雜近紅外量子點(diǎn)結(jié)合于一體，可以縮短其合成時(shí)間，過(guò)程簡(jiǎn)單。
本發(fā)明提供的摻雜近紅外量子點(diǎn)/磁性殼聚糖多功能熒光標(biāo)記試劑將摻雜近紅外量子點(diǎn)、磁性粒子、殼聚糖結(jié)合在一起，可作為熒光探針應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)、熒光分析和活體檢測(cè)等。
本發(fā)明的摻雜近紅外量子點(diǎn)/磁性殼聚糖多功能熒光標(biāo)記試劑綠色無(wú)毒，具有很好的生物相容性；既具有較強(qiáng)的磁響應(yīng)性能，又具有較好的近紅外熒光性能；制備工藝簡(jiǎn)單、工藝參數(shù)易控制，合成時(shí)間短，具有很好的應(yīng)用前景。


圖1實(shí)施例1制得摻雜近紅外量子點(diǎn)/磁性殼聚糖熒光光譜圖(激發(fā)波長(zhǎng)λ = 332nm)；
圖2實(shí)施例1制得摻雜近紅外量子點(diǎn)/磁性殼聚糖在紫外燈下光學(xué)圖3實(shí)施例1制得摻雜近紅外量子點(diǎn)/磁性殼聚糖在紫外燈和磁場(chǎng)作用下光學(xué)圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明，但不限制本發(fā)明。
實(shí)施例1
稱取0. 300g殼聚糖溶解于200mL 1.0% (ν/ν)冰醋酸溶液中，加入到250mL三口燒瓶中，氮?dú)獗Ｗo(hù)下，加入44. OmL的混合鐵鹽(FeCl3 · 6H20 0. 700g、FeCl2 · 4H20 0. 300g) 溶液，Ih后升溫至40°C，劇烈攪拌下緩慢滴加20. OmL 28. 0 % (w/v)的氨水，反應(yīng)30min。 升溫至60°C，繼續(xù)反應(yīng)池。反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫，用蒸餾水浸泡沖洗至中性，1.0% (ν/ ν) HAc酸洗，1. OM NaOH堿液沉降，磁場(chǎng)分離水洗至中性后，再用1. 0% (v/v) HAc酸洗，1. OM NaOH堿液沉降，磁分離水洗至中性得磁性殼聚糖納米粒子。100°C條件下，向40. OmL上述磁性殼聚糖溶液中加入40. OmL ZnAc2 · 2Η20(0· 1Μ)與MnAc2 · 4Η20(0· 05Μ)混合水溶液，磁攪拌反應(yīng)Ih后，用分液漏斗向反應(yīng)液中滴加40. OmL Na2S · 9Η20 (0. 1Μ)液，繼續(xù)攪拌反應(yīng)3h。反應(yīng)結(jié)束后，冷卻至室溫，磁分離、水洗，將最終產(chǎn)品分散于適量去離子水中，室溫保存。所得產(chǎn)品表現(xiàn)出良好的磁響應(yīng)性與熒光特性。
實(shí)施例2
稱取0. 300g殼聚糖溶解于200mL 1.0% (ν/ν)冰醋酸溶液中，加入到250mL三口燒瓶中，氮?dú)獗Ｗo(hù)下，加入44. OmL的混合鐵鹽(FeCl3 · 6H20 0. 700g、FeCl2 · 4H20 0. 300g) 溶液，Ih后升溫至40°C，劇烈攪拌下緩慢滴加20. OmL 28. 0 % (w/v)的氨水，反應(yīng)30min。 升溫至60°C，繼續(xù)反應(yīng)池。反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫，用蒸餾水浸泡沖洗至中性，1.0% (ν/ ν) HAc酸洗，1. OM NaOH堿液沉降，磁場(chǎng)分離水洗至中性后，再用1. 0% (v/v) HAc酸洗，1. OM NaOH堿液沉降，磁分離水洗至中性得磁性殼聚糖納米粒子。100°C條件下，向40. OmL上述磁性殼聚糖溶液中加入40. OmL ZnAc2 · 2Η20(0· 1Μ)與MnAc2 · 4Η20(0· 05Μ)混合水溶液，用 30. OmL 0. 5Μ NaOH液調(diào)節(jié)反應(yīng)ρΗ值至7. 0左右，磁攪拌反應(yīng)Ih后，用分液漏斗向反應(yīng)液中滴加40. OmL Na2S · 9Η20(0. 1Μ)液，繼續(xù)攪拌反應(yīng)池。反應(yīng)結(jié)束后，冷卻至室溫，磁分離、水洗，將最終產(chǎn)品分散于適量去離子水中，室溫保存。所得產(chǎn)品表現(xiàn)出良好的磁響應(yīng)性與熒光特性。
實(shí)施例3
稱取0. 300g殼聚糖溶解于200mL 1.0% (ν/ν)冰醋酸溶液中，加入到250mL三口燒瓶中，氮?dú)獗Ｗo(hù)下，加入44. OmL的混合鐵鹽(FeCl3 · 6H20 0. 700g、FeCl2 · 4H20 0. 300g) 溶液，Ih后升溫至40°C，劇烈攪拌下緩慢滴加20. OmL 28. 0 % (w/v)的氨水，反應(yīng)30min。 升溫至60°C，繼續(xù)反應(yīng)池。反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫，用蒸餾水浸泡沖洗至中性，1.0% (ν/ ν) HAc酸洗，1. OM NaOH堿液沉降，磁場(chǎng)分離水洗至中性后，再用1. 0% (v/v) HAc酸洗，1. OM NaOH堿液沉降，磁分離水洗至中性得磁性殼聚糖納米粒子。100°C條件下，向40. OmL上述磁性殼聚糖溶液中加入40. OmL ZnAc2 · 2H20(0. 1M)與MnAc2 · 4H20(0. 1M)混合水溶液，用 30. OmL 0. 5M NaOH液調(diào)節(jié)反應(yīng)ρΗ值至7. 0左右，磁攪拌反應(yīng)Ih后，用分液漏斗向反應(yīng)液中滴加40. OmL Na2S · 9H20(0. 1M)液，繼續(xù)攪拌反應(yīng)池。反應(yīng)結(jié)束后，冷卻至室溫，磁分離、水洗，將最終產(chǎn)品分散于適量去離子水中，室溫保存。所得產(chǎn)品表現(xiàn)出良好的磁響應(yīng)性與熒光特性。
實(shí)施例4
稱取0. 300g殼聚糖溶解于200mL 1.0% (v/v)冰醋酸溶液中，加入到250mL三口燒瓶中，氮?dú)獗Ｗo(hù)下，加入44. OmL的混合鐵鹽(FeCl3 · 6H20 0. 700g、FeCl2 · 4H20 0. 300g) 溶液，Ih后升溫至40°C，劇烈攪拌下緩慢滴加20. OmL 28. 0 % (w/v)的氨水，反應(yīng)30min。 升溫至60°C，繼續(xù)反應(yīng)池。反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫，用蒸餾水浸泡沖洗至中性，1.0% (ν/ ν) HAc酸洗，1. OM NaOH堿液沉降，磁場(chǎng)分離水洗至中性后，再用1. 0% (v/v) HAc酸洗，1. OM NaOH堿液沉降，磁分離水洗至中性得磁性殼聚糖納米粒子。100°C條件下，向40. OmL上述磁性殼聚糖溶液中加入40. OmL ZnAc2 · 2H20(0. 1M)與MnAc2 · 4H20(0. 1M)混合水溶液，用 30. OmL 0. 5M NaOH液調(diào)節(jié)反應(yīng)ρΗ值至7. 0左右，磁攪拌反應(yīng)Ih后，用分液漏斗向反應(yīng)液中滴加40. OmL Na2S · 9Η20(0· 05Μ)液，繼續(xù)攪拌反應(yīng)3h。反應(yīng)結(jié)束后，冷卻至室溫，磁分離、 水洗，將最終產(chǎn)品分散于適量去離子水中，室溫保存。所得產(chǎn)品表現(xiàn)出良好的磁響應(yīng)性與熒光特性。
實(shí)施例5
稱取0. 600g殼聚糖溶解于200mL 1.0% (ν/ν)冰醋酸溶液中，加入到250mL三口燒瓶中，氮?dú)獗Ｗo(hù)下，加入44. OmL的混合鐵鹽(FeCl3 · 6H20 0. 700g、FeCl2 · 4H20 0. 300g) 溶液，Ih后升溫至40°C，劇烈攪拌下緩慢滴加20. OmL 28. 0 % (w/v)的氨水，反應(yīng)30min。 升溫至60°C，繼續(xù)反應(yīng)池。反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫，用蒸餾水浸泡沖洗至中性，1.0% (ν/ ν) HAc酸洗，1. OM NaOH堿液沉降，磁場(chǎng)分離水洗至中性后，再用1. 0% (v/v) HAc酸洗，1. OM NaOH堿液沉降，磁分離水洗至中性得磁性殼聚糖納米粒子。100°C條件下，向40. OmL上述磁性殼聚糖溶液中加入40. OmL ZnAc2 · 2H20(0. 1M)與MnAc2 · 4H20(0. 1M)混合水溶液，用 30. OmL 0. 5M NaOH液調(diào)節(jié)反應(yīng)pH值至7. 0左右，磁攪拌反應(yīng)Ih后，用分液漏斗向反應(yīng)液中滴加40. OmL Na2S · 9Η20(0· 05Μ)液，繼續(xù)攪拌反應(yīng)3h。反應(yīng)結(jié)束后，冷卻至室溫，磁分離、 水洗，將最終產(chǎn)品分散于適量去離子水中，室溫保存。所得產(chǎn)品表現(xiàn)出良好的磁響應(yīng)性與熒光特性。
實(shí)施例6
稱取0. 600g殼聚糖溶解于200mL 1.0% (ν/ν)冰醋酸溶液中，加入到250mL三口燒瓶中，氮?dú)獗Ｗo(hù)下，加入44. OmL的混合鐵鹽(FeCl3 · 6H20 0. 700g、FeCl2 · 4H20 0. 300g) 溶液，Ih后升溫至40°C，劇烈攪拌下緩慢滴加20. OmL 28. 0 % (w/v)的氨水，反應(yīng)30min。 升溫至60°C，繼續(xù)反應(yīng)池。反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫，用蒸餾水浸泡沖洗至中性，1.0% (ν/ ν) HAc酸洗，1. OM NaOH堿液沉降，磁場(chǎng)分離水洗至中性后，再用1. 0% (v/v) HAc酸洗，1. OM NaOH堿液沉降，磁分離水洗至中性得磁性殼聚糖納米粒子。100°C條件下，向40. OmL上述磁性殼聚糖溶液中加入40. OmL ZnAc2 · 2H20(0. 5M)與MnAc2 · 4H20(0. 1M)混合水溶液，用 30. OmL 0. 5M NaOH液調(diào)節(jié)反應(yīng)pH值至7. 0左右，磁攪拌反應(yīng)Ih后，用分液漏斗向反應(yīng)液中滴加40. OmL Na2S · 9Η20(0· 05Μ)液，繼續(xù)攪拌反應(yīng)3h。反應(yīng)結(jié)束后，冷卻至室溫，磁分離、 水洗，將最終產(chǎn)品分散于適量去離子水中，室溫保存。所得產(chǎn)品表現(xiàn)出良好的磁響應(yīng)性與熒光特性。
實(shí)施例7
稱取0. 600g殼聚糖溶解于200mL 1.0% (v/v)冰醋酸溶液中，加入到250mL三口燒瓶中，氮?dú)獗Ｗo(hù)下，加入44. OmL的混合鐵鹽(FeCl3 ·6Η20 0. 700g、FeCl2 ·4Η20 0. 300g)溶液，Ih后升溫至40°C，劇烈攪拌下緩慢滴加20. OmL 28.0% (w/v)的氨水，反應(yīng)30min。升溫至60°C，繼續(xù)反應(yīng)池。反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫，用蒸餾水浸泡沖洗至中性，1.0% (v/v)HAc 酸洗，1.0M NaOH堿液沉降，磁場(chǎng)分離水洗至中性后，再用1.0% (v/v)HAc酸洗，1. OM NaOH 堿液沉降，磁分離水洗至中性得磁性殼聚糖納米粒子。冰浴條件下，向40. OmL上述磁性殼聚糖溶液中加入 40. OmL ZnAc2 · 2Η20 (0. 5M)與 MnAc2 · 4Η20 (0. 1M)混合水溶液，用 30. OmL 0. 5M NaOH液調(diào)節(jié)反應(yīng)pH值至7. 0左右，磁攪拌反應(yīng)Ih后，用分液漏斗向反應(yīng)液中滴加 40. OmL Na2S-9H20(0. 05M)液，繼續(xù)攪拌反應(yīng)池。反應(yīng)結(jié)束后，磁分離、水洗，將最終產(chǎn)品分散于適量去離子水中，室溫保存。所得產(chǎn)品表現(xiàn)出良好的磁響應(yīng)性與熒光特性。
實(shí)施例8
稱取0. 600g殼聚糖溶解于200mL 1.0% (v/v)冰醋酸溶液中，加入到250mL三口燒瓶中，氮?dú)獗Ｗo(hù)下，加入44. OmL的混合鐵鹽(FeCl3 ·6Η20 0. 700g、FeCl2 ·4Η20 0. 300g)溶液，Ih后升溫至40°C，劇烈攪拌下緩慢滴加20. OmL 28.0% (w/v)的氨水，反應(yīng)30min。升溫至60°C，繼續(xù)反應(yīng)池。反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫，用蒸餾水浸泡沖洗至中性，1.0% (v/v)HAc6酸洗，1.0M NaOH堿液沉降，磁場(chǎng)分離水洗至中性后，再用1.0% (v/v)HAc酸洗，1. OM NaOH 堿液沉降，磁分離水洗至中性得磁性殼聚糖納米粒子。60°C條件下，向40. OmL上述磁性殼聚糖溶液中加入 40. OmL ZnAc2 · 2Η20 (0. 5M)與 MnAc2 · 4Η20 (0. 1M)混合水溶液，用 30. OmL 0. 5M NaOH液調(diào)節(jié)反應(yīng)pH值至7. 0左右，磁攪拌反應(yīng)Ih后，用分液漏斗向反應(yīng)液中滴加 40. OmL Na2S · 9H20(0. 05M)液，繼續(xù)攪拌反應(yīng)池。反應(yīng)結(jié)束后，冷卻至室溫，磁分離、水洗， 將最終產(chǎn)品分散于適量去離子水中，室溫保存。所得產(chǎn)品表現(xiàn)出良好的磁響應(yīng)性與熒光特性。
權(quán)利要求
1.摻雜近紅外量子點(diǎn)/磁性殼聚糖多功能熒光標(biāo)記試劑，其特征在于其中磁性殼聚糖由殼聚糖與!^e3O4組成，!^e3O4中Fe3+與殼聚糖的質(zhì)量比為1/3-2/1 ；摻雜近紅外量子點(diǎn)由ZnS和MnS組成，Mn2+與Zn2+的摩爾比為0. 01/1-1/1，S2-與Zn2+ 的摩爾比為1/1-2/1 ；量子點(diǎn)中Si2+與殼聚糖的質(zhì)量比為1/3-3/1。
2.權(quán)利要求1所述熒光標(biāo)記試劑的制備方法，其特征在于包括如下步驟1)將殼聚糖溶于1.0%(ν/ν)冰醋酸溶液配制成濃度為0. 15-1. 0% (w/v)的殼聚糖溶液；2)在配好的殼聚糖溶液中添加二價(jià)鐵鹽和三價(jià)鐵鹽，F(xiàn)e3+與狗2+的質(zhì)量比為2/1，殼聚糖與狗3+的質(zhì)量比為1/2-3/1，再加入洲.0% (w/v)氨水溶液調(diào)節(jié)反應(yīng)pH為12，于溫度 60°C下，反應(yīng)2h，生成磁性殼聚糖；3)于溫度0-100°C，在步驟2得到的溶液中，添加Si和Mn的醋酸鹽溶液，使得溶液中Zn2+的濃度為0. 01-0. 5M，Mn2+與Zn2+的摩爾比為0. 01/1-1/1，Zn2+與Fe3+的質(zhì)量比為 2/1-9/1，調(diào)節(jié)反應(yīng)pH為6-8，混勻后再加入硫化鈉溶液，S2—與Si2+的摩爾比為1/1-2/1， 反應(yīng)3h ；4)反應(yīng)結(jié)束后，磁分離、水洗，制得多功能熒光標(biāo)記試劑。
全文摘要
本發(fā)明涉及Mn摻雜ZnS近紅外量子點(diǎn)/磁性殼聚糖多功能熒光標(biāo)記試劑及其制備方法。采用原位合成法制備出Mn摻雜ZnS近紅外量子點(diǎn)/磁性殼聚糖多功能熒光標(biāo)記試劑。首先，殼聚糖與二價(jià)鐵鹽、三價(jià)鐵鹽反應(yīng)生成磁性殼聚糖，在此基礎(chǔ)上加入量子點(diǎn)和摻雜離子前軀體混勻，再加入硫化鈉溶液制得摻雜近紅外量子點(diǎn)/磁性殼聚糖。本發(fā)明方法的制備工藝簡(jiǎn)單，工藝參數(shù)較易控制。制備得到的Mn摻雜ZnS近紅外量子點(diǎn)/磁性殼聚糖具有較好的磁響應(yīng)性與近紅外熒光特性，無(wú)重金屬離子毒性，生物相容性好，可作為多功能熒光標(biāo)記試劑用于熒光標(biāo)記和磁場(chǎng)分離等領(lǐng)域。
文檔編號(hào)H01F1/34GK102533258SQ201110432079
公開(kāi)日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月21日
發(fā)明者劉麗, 肖玲 申請(qǐng)人:武漢大學(xué)