[发明专利]多色光学编码硅壳纳米棒及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米技术领域光致发光材料及其制备方法，具体涉及一种可用于多元生物分析与荧光成像中信号编码的光致发光材料及其制备方法。

背景技术

生命科学技术的迅速发展给分析技术提出了新的挑战。面对分析对象的日益增多，需要有与之相适应的分析手段相配合，特别需要有能够对同一样品中多种组分进行同时测定的多元分析技术。在多元分析中，往往需要使用多种荧光标记物，最好是仅用一个波长的光就能有效激发出各个标记物的荧光，这要求被选用的标记物具有相近的最大激发波长和明显不同的最大发射波长，然而这样的染料并不多。此外，多数染料分子的荧光并不强，而且易于受到不可逆的光漂白作用。最近发展起来的光学编码技术为多元分析提供了更为广泛的荧光标记物。该技术通常在聚合物微球中包裹两种或多种荧光染料或量子点，通过控制各种染料的比例来实现编码。目前常用于光学编码的材料主要有聚合物荧光编码微球和量子点编码微球。聚合物材料易于发生溶胀而引起染料泄露，亲水性不好，在水溶液中易于团聚；量子点存在着制备条件苛刻，毒性大等问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种染料泄露少、生物相容性好、亲水性好、荧光强、性质稳定的多色光学编码硅壳纳米棒，还提供一种工艺简单、染料包裹效率高的多色光学编码硅壳纳米棒的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为一种多色光学编码硅壳纳米棒，其特征在于所述多色光学编码硅壳纳米棒为核壳型结构，其外壳材料为二氧化硅，内核材料为荧光编码的多聚赖氨酸，荧光编码的多聚赖氨酸含有荧光染料A和荧光染料B，荧光染料A和荧光染料B是荧光共振能量转移供体-受体对；所述荧光编码的多聚赖氨酸是荧光染料A和荧光染料B通过其各自所带有的活性基团与多聚赖氨酸的胺基共价连接而成。

上述荧光共振能量转移供体-受体对可以为下表中所列的各荧光染料配对组合中的任意一种：

表一

上述荧光染料所带有的活性基团为异硫氰酸酯基或琥珀酰亚胺酯基。

本发明还提出一种上述多色光学编码硅壳纳米棒的制备方法，其特征在于将荧光染料A和荧光染料B与多聚赖氨酸反应制备荧光编码的多聚赖氨酸，以荧光编码的多聚赖氨酸为内核材料，用反向微乳液法将内核材料包裹在二氧化硅基质中制备成多色光学编码的硅壳纳米棒。

上述制备方法具体包括以下步骤：

(1)荧光编码多聚赖氨酸的制备：将荧光染料A和荧光染料B按要求的比例同时或依次与多聚赖氨酸在碳酸盐缓冲液中于室温下反应2～3h，用透析法除去过量的荧光染料，制得荧光编码的多聚赖氨酸；

(2)编码多聚赖氨酸的包壳：将7.2～7.5体积的环己烷、1.6～1.8体积的表面活性剂曲拉通X-100和1.6～1.8体积的正己醇混合均匀，往混合液中加入0.4～0.8体积的水作为分散相，搅拌均匀后形成反相微乳液；加入0.2～0.6体积4.0×10^-5～8.0×10^-4mol/L上述制得的荧光编码多聚赖氨酸的水溶液，搅拌均匀后再加入0.2～0.4体积的正硅酸乙酯和0.1～0.2体积氨水(质量分数25～28％)，反应20～24h后加入丙酮或乙醇破乳，离心收集纳米棒，并依次用乙醇、水洗涤收集到的纳米棒，最后得到多色光学编码硅壳纳米棒。

上述碳酸盐缓冲液的浓度为0.01～0.1mol/L。当荧光染料的活性基团为异硫氰酸酯基时，碳酸盐缓冲液的pH值可以为9.0～9.5；当荧光染料的活性基团为琥珀酰亚胺酯基时，碳酸盐缓冲液的pH值可以为8.0～8.5。

在荧光染料A和荧光染料B与多聚赖氨酸反应制备荧光编码多聚赖氨酸的过程中，当荧光染料A与荧光染料B所带的活性基团相同时，荧光染料A与荧光染料B可以同时与多聚赖氨酸反应制备荧光编码的多聚赖氨酸；当荧光染料A与荧光染料B所带的活性基团不同时，应当将荧光染料A与荧光染料B依次与多聚赖氨酸反应制备荧光编码的多聚赖氨酸。

上述荧光染料A和荧光染料B的配比应当根据所要制备的光学编码材料的要求进行确定，随着荧光染料A和荧光染料B配比情况的变化，以供体染料的最大激发波长的光激发，所述纳米颗粒可发出不同颜色的荧光，从而达到多色光学编码的效果。