[发明专利]荧光介孔二氧化硅纳米微粒的制备方法及应用

说明书

技术领域

本发明涉及两种介孔二氧化硅荧光纳米粒子的制备方法及生物学应用，属于荧光纳米材料技术领域。

背景技术

介孔材料具有均一可调的介孔(2-50nm)孔道、稳定的骨架结构、易于修饰的内表面、一定壁厚且易于掺杂的无定型骨架，以及较高的比表面积。其中介孔SiO₂的热稳定性较高，机械性能稳定，无生物活性和无毒性等众多优点使其在生物学应用中具有极大潜力。特别是介孔二氧化硅纳米微粒由于可被细胞内化，因此可以被用作药物及基因载体，其尺寸小(一般小于300nm)允许通过细胞膜内化，然后将吸附的药物局部释放。目前，人们对介孔二氧化硅材料的研究集中在介孔孔壁的荧光功能化，将磁性粒子引入到孔道内实现外磁场可控以及利用有机硅烷修饰介孔二氧化硅表面，从而加强二氧化硅材料表面和药物分子之间的相互作用力。

本发明以前，将介孔材料荧光功能化常见的方法主要包括直接引入荧光染料、金属配合物，或通过对介孔孔壁改性接枝，在其表面以化学键的方式连接有机发光基团等。这些方法使荧光介孔纳米粒子具有更广泛的生物应用。例如，染料分子、稀土配合物、8-羟基喹啉铝(Alq₃)和半导体纳米晶等已经被引入到介孔材料中来制备荧光介孔纳米材料。例如，最近CN101525533A公开了一种有序介孔二氧化硅基荧光纳米材料的制备方法。采用共嫁接的方法将有机荧光官能团单分散共价嫁接到有序介孔二氧化硅基体的孔道内壁，通过调节荧光官能团的硅烷偶联剂的浓度来调节合成材料的荧光强度。CN 101235285A公开了一种稀土芳香羧酸功能化的红光介孔材料的制备方法。采用二步法，通过溶剂热法合成出配合物后，再将其组装到MCM-41介孔材料的孔道中，从而合成高度有序的红光介孔材料。然而，当前制备的荧光介孔纳米材料大多不容易在水中均匀稳定分散，并且表现出较弱的荧光发射，从而限制了它们在生物学领域中的应用。因此，制备无毒性和高稳定性的荧光功能化介孔二氧化硅纳米材料在实现这一应用中起到关键作用。

本发明分别用八羟基喹啉锌和聚对苯撑乙炔作为发光物质，采用原位生成的方法在介孔二氧化硅纳米粒子中形成荧光物质。获得的高荧光介孔二氧化硅纳米粒子，作为生物检测标记物及载体具有易于识别，单分散性好，粒径可控等优点，在药物缓释、细胞标记及基因载体等生物学领域具有重要的应用前景。

发明内容

本发明的目的是提供两种荧光介孔二氧化硅纳米材料的制备方法，可应用药物缓释，细胞标记及转基因载体等生物学领域。

本发明包括以下四个步骤：

1.巯基功能化的介孔二氧化硅纳米粒子的合成；

2.8-羟基喹啉锌功能化的介孔二氧化硅荧光纳米材料的制备；

3.含聚对苯撑乙炔介孔二氧化硅荧光纳米材料的制备；

4.荧光介孔二氧化硅纳米微粒的生物学应用。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一、合成巯基功能化介孔二氧化硅纳米粒子：

不同含量巯基功能化的介孔二氧化硅纳米粒子(MSN-SH)的制备：将正硅酸乙酯(TEOS)与巯丙基三乙氧基硅烷(KH-590)和三乙醇胺(TEA)混合均匀，在90℃反应20分钟，然后加入提前预热到60℃的十六烷基三甲基氯化铵(CTACl)溶液，混合物在室温下搅拌4小时。用离心分离，得到固体颗粒样品。每1g样品用100mL模板萃取液在冰浴中超声萃取，最后用蒸馏水洗涤，真空干燥。其中TEOS、KH-590和三乙醇胺(TEA)的摩尔比可为10∶1∶0.19或5∶1∶0.19。模板萃取液是由乙醇和盐酸按体积比8∶1配制。

二、在介孔二氧化硅中原位生成8-羟基喹啉锌配合物：

将上面得到的介孔二氧化硅纳米粒子分散在含有醋酸锌的水溶液中(锌离子浓度为0.05～0.1mol L^-1)，室温搅拌12小时，离心并用乙醇洗几次后得到吸附有锌离子的介孔二氧化硅纳米粒子。然后将得到的样品超声分散在蒸馏水中，并加入8-羟基喹啉的乙醇溶液，在室温下搅拌48小时，离心洗涤获得产物。

三、含聚对苯撑乙炔介孔二氧化硅荧光纳米材料的制备：