[发明专利]一种稀土荧光二氧化硅纳米颗粒的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米颗粒材料，尤其是涉及一种高强度稀土荧光二氧化硅纳米颗粒的制备方法。

背景技术

免疫分析越来越广泛应用于生物标志物、细菌以及病毒等的检测。而用于免疫分析的纳米标记物在很大程度上决定着分析灵敏度与特异性。目前已经发展的各种类型的纳米颗粒，包括胶体金、碳黑、上转换荧光纳米颗粒、量子点、脂质体等，已经表现出了较为优秀的免疫分析效果。然而，这些纳米标记物仍存在着自身的缺点。对于胶体金、碳黑标记物等，它们仅仅依赖于颗粒聚集而产生光学信号，从而在免疫层析中表现出的灵敏度较低。尽管后来发展的荧光纳米标记物大大提高了免疫分析的灵敏度，但是它们也存在着一些缺陷，例如，染料掺杂的荧光纳米颗粒容易发生泄露、量子点具有毒性、脂质体稳定性较差等，并且它们的荧光强度有限，进一步提高免疫分析的灵敏度仍需做出巨大的努力。

近些年来发展的稀土荧光二氧化硅纳米颗粒吸引了广大研究者们的兴趣。二氧化硅具有物理刚性、化学稳定性、溶剂中可忽略的溶胀性以及光学透性，因而十分适用于生物分析。而稀土荧光络合物是由铕、铽、钐等稀土离子与β-二酮、联吡啶类化合物等特定的配合物形成的强荧光的络合物，它具有以下优异的荧光性质：①荧光寿命长。稀土荧光络合物的荧光寿命一般为10～1000μs，它比一般荧光物质以及背景荧光(约1～10μs)要高出5～6个数量级。②Stokes位移大，稀土络合物的最大激发波长通常在300～380nm的紫外区，最大发射波长在500nm以上，stokes位移达250～350nm，有利于排除各种背景荧光的干扰，增强检测的特异性。③激发光谱带较宽，有利于增加激发能，提高标记物的比活性。④发射光谱带窄。半峰宽小于15nm，有利于提高分辨率。⑤激发波长具有配体的特性，即随配体的变化而变化，发射波长则具有稀土离子的性质，即不随配体的变化而变化。这样就可能采用单一激发光，获得不同发射波长，从而实现多组分同时检测。因此，将二氧化硅纳米颗粒与长寿命的荧光稀土络合物结合，可以大大提高该种标记物的免疫分析性能。

目前，已有许多有关稀土荧光二氧化硅纳米颗粒的制备方法的报道。中国专利CN1400467公开一种荧光稀土络合物硅纳米颗粒类标记物及其制备方法，是通过物理掺杂或化学键合的手段，将荧光稀土络合物掺杂于硅纳米颗粒中，使单个硅纳米颗粒掺杂多个稀土络合物，从而具有较高的荧光强度。但该方法掺杂的稀土络合物数量有限(过多则会造成不规则状纳米颗粒的形成)，限制了荧光强度的继续提升。

中国专利CN101225306公开一种荧光稀土络合物硅纳米颗粒的制备方法，将稀土络合物循环键合在硅纳米颗粒表面，从而使键合在其表面的荧光稀土络合物数量大大增加，有效地提高了荧光二氧化硅纳米颗粒的荧光强度。但该种循环键合的方式操作繁琐、费时费力，不利于该种标记物的广泛应用。

发明内容

本发明的目的是针对现有的方法存在的上述缺点，提供一种不仅具有操作简单、易于实现等优点，而且荧光强度更高的稀土荧光二氧化硅纳米颗粒的制备方法。

本发明的技术方案是采用油包水微乳体系合成空白二氧化硅纳米颗粒，并事先让带有功能基团的硅烷试剂和稀土离子配合物充分反应而形成前驱体，然后直接在油包水微乳体系中加入前驱体，即可将大量的稀土离子配合体修饰到每个二氧化硅纳米颗粒的表面，再加入稀土离子与配合体螯合，即可形成高强度的稀土荧光二氧化硅纳米颗粒。

本发明包括以下步骤：

1)将水、油、表面活性剂、助表面活性剂混合，自发形成各向异性、透明、热力学稳定的分散体系，得表面带有羟基的二氧化硅纳米颗粒；

2)将带有功能基团的硅烷试剂与稀土离子配合物反应，得稀土离子配合物前驱体；

3)将步骤2)制得的稀土离子配合物前驱体与四乙氧基硅烷(TEOS)混合后加入步骤1)所得的表面带有羟基的二氧化硅纳米颗粒(油包水微乳体系)中，稀土离子配合物即可键合至二氧化硅纳米颗粒表面；

稀土离子配合物前驱体含有硅氧键，能够键合至二氧化硅纳米颗粒表面，另外，四乙氧基硅烷(TEOS)可以与二氧化硅纳米颗粒表面剩余未参与反应的硅羟基继续枝接而生长出更多的表面硅羟基，以利于其进一步与稀土离子配合物前驱体发生反应。

4)在油包水微乳体系中加入稀土离子，即可与固定在二氧化硅纳米颗粒表面的稀土离子配合物螯合而形成具有荧光的稀土络合物，经丙酮封闭反应体系后，洗涤，即得产物稀土荧光二氧化硅纳米颗粒。