[发明专利]一种有机无机杂化磷光二氧化硅纳米粒子的制备及其应用

说明书

技术领域

本发明属于发光纳米材料技术领域。具体涉及一类基于颜色可调铱配合物的有机/无机杂化二氧化硅纳米粒子的制备及其在生物成像中的应用。 

背景技术

生物医学成像可以在分子、细胞水平进行疾病的分析和诊断，减少对健康细胞核组织的影响。纳米探针一般使用生物相容性的粒子能够将细胞内环境与有毒的成像剂隔离，成像剂被包覆在基质中可以防止成像剂受到来自细胞内环境的任何可能的干扰，纳米级的尺寸能够降低细胞的物理干扰，并且小尺寸能够提供快速的响应时间，不同的成像剂可以同时包覆于相同的粒子中，使的利用比度法进行测量成为可能。所以利用生物相容性的纳米粒子运载合适的成像剂用于细胞成像，同时连接上靶向配体赋予其癌细胞靶向的功能具有重大的意义。 

在现有的纳米生物成像技术中，荧光染料因其简便与通用性而得到广泛应用。相比有机荧光，具有d⁶、d⁸和d¹⁰电子结构的磷光重金属配合物具有优异的光物理性质，如大的斯托克斯位移可以很容易区分激发和发射峰，能使用可见光进行激发，长的发射寿命有利于使用时间分辨技术有效地与背景荧光信号区分开以提高检测的信噪比和灵敏度等。 

然而，大多数的金属配合物磷光成像剂由于疏水性和毒性很难进入细胞，实现成像功能。因此，有必要选择合适的纳米载体，运载金属配合物磷光成像剂，普遍性的实现金属配合物的生物成像功能。介孔纳米二氧化硅以其规则的介孔结构、尺寸可调、容易功能化、显著的生物相容性，以及光学上的透明性越来越多的受到人们的关注，成为一种有效的纳米载体。将金属配合物磷光成像剂通过介孔纳米二氧化硅的运载，有效的弥补了金属配合物磷光成像剂的不足，并将其独特的光学性质用在在细胞和生物体的成像中，因此有机/无机杂化磷光二氧化硅纳米粒子的研究具有深远的科学意义和应用价值。 

鉴于此，本发明将具有颜色可调性能的磷光重金属铱配合物与二氧化硅纳米粒子杂化，从而制备出低毒、发光颜色可调的、形貌规则、大小可控的磷光二氧化硅纳米粒子，并探索其在生物成像上的应用，从而为其未来的应用提供必要的理论数据。 

发明内容

技术问题：本发明的目的在于提供一类基于颜色可调铱配合物的有机/无机杂化介孔二氧化硅纳米粒子，给出它们的制备方法，并提出这类配合物在细胞标记、成像中的应用。利用扫描电子显微镜和透射电子显微镜观测纳米粒子的形貌，热重分析测试杂化粒子中有机分子含量，紫外-可见吸收光谱、荧光发射光谱检测杂化纳米粒子的光物理性质。 

技术方案：本发明是一种有机无机杂化磷光二氧化硅纳米粒子，有机磷光染料通过有机硅氧烷的共价连接分布在介孔二氧化硅纳米粒子的介孔结构中与粒子表面上，形成的有机无机杂化磷光二氧化硅纳米粒子孔径在2-5nm，粒径在50-200nm，为一种有机磷光染料包覆介孔二氧化硅内外表面的有机无机杂化结构。 

该方法包括：1)颜色可调磷光前躯体的制备；2)颜色可调磷光前驱体和纳米二氧化硅粒子的杂化，具体如下： 

1)颜色可调磷光前驱体的制备： 

其中 为具有以下结构的杂环化合物： 

具体是将C^N配体与IrCl₃·3H₂O在3∶1，v/v的2-乙氧基乙醇和水的混和溶剂中回流反应，反应完全后得到的二氯桥中间体与邻菲咯啉衍生物在2∶1v/v的二氯甲烷与甲醇的混合溶剂中回流，然后加入六氟磷酸钾室温搅拌，旋出溶剂，将得的固体用柱层析方法分离，即得到上述颜色可调铱配合物； 

2)颜色可调磷光前驱体和纳米二氧化硅粒子的杂化： 

通过硅氧烷连接有机磷光染料和介孔二氧化硅纳米粒子，即将铱配合物与异氰酸丙基三乙氧基硅氧烷在四氢呋喃中80-100℃反应24-72小时，将得到的铱配合物硅烷与介孔二氧化硅纳米粒子在四氢呋喃中混合，室温搅拌10-24小时，用乙醇反复离心洗去未连接上的铱配合物硅烷和异氰酸丙基三乙氧基硅烷，即得到颜色可调介孔纳米二氧化硅粒子。 

连接有机磷光染料与介孔二氧化硅纳米粒子的硅氧烷是异氰酸丙基三乙氧基硅氧烷。 

该有机无机杂化磷光二氧化硅纳米粒子的应用于生物成像中。