[发明专利]一种制备微胶囊pH传感器的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备微胶囊pH传感器的方法。尤其是利用荧光染料分子共价标记到内层囊壁实现pH传感的方法。

背景技术

H⁺离子对生物体的生命活动起着重要的调控作用，一些生命现象的发生常伴随着细胞内H⁺离子浓度的变化，如细胞分化以及程序化的细胞死亡。因此单细胞水平上pH 的测量对生命机理的解释以及疾病病变的预测具有非常重要的意义。

微胶囊是通过成膜物质将囊内空间与囊外空间隔离开以形成特定几何结构的物质。微胶囊的制备方法很多，其中，以胶体微粒为模板，利用层层自组装技术在模板微粒上组装聚合物超薄膜，去除模板后制备的微胶囊具有结构和性能可控、易赋予各种独特功能等特点。微胶囊的形状以球形结构为主，也可为卵圆形、正方形或长方形、多角形及各种不规则形状。微胶囊在食品、药物、化妆品、生物工程和组织工程中都有十分重要的应用。

微胶囊做为pH传感器有很多优点：一方面由于微胶囊的囊壁具有半透膜性质，小分子的分析物可以自由透过，而大分子物质（如蛋白质）则不能透过；因此可以保护染料分子，避免细胞内的蛋白粘附影响其荧光性能，同时也可以降低染料分子对细胞的毒害。另一方面，pH敏感的荧光染料和pH惰性的荧光染料可同时包埋到微胶囊内部或共价标记到囊壁上，从而实现比率荧光测量，避免实验中一些不确定因素（荧光染料包埋和标记的不均匀性，荧光染料浓度的不确定性，激发光源的波动）的影响，使测量更加准确。

通常的微胶囊pH传感器的制备方法是首先将荧光染料分子标记的葡聚糖包埋到模板微粒中，并在其表面组装多层膜后去除模板，从而将单种pH敏感的染料分子包埋在微胶囊内部。但是该制备方法存在原料昂贵，利用效率低且pH动态测试范围较窄的缺点，这些缺点限制了其推广和应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种简便快速的利用荧光染料分子直接标记到内层囊壁制备微胶囊pH传感器的方法。

本发明的制备微胶囊pH传感器的方法，包括以下步骤：

1）在浓度为0.33M的Ca(NO₃)₂水溶液中加入侧链带有氨基的聚电解质，聚电解质的浓度为2mg/mL，搅拌使其混合均匀；搅拌下再加入0.33M的Na₂CO₃水溶液，Na₂CO₃水溶液与Ca(NO₃)₂水溶液的体积比为1：1，持续搅拌45～60s，然后静置反应，收集所得微粒，洗涤，得到掺杂有氨基聚电解质的CaCO₃胶体微粒，冻干；

2）取50mg步骤1）所得的CaCO₃胶体微粒，分散在pH 9.4的NaHCO₃/Na₂CO₃缓冲液中，加入pH敏感的荧光染料和作为参比的pH惰性的荧光染料；搅拌均匀，离心水洗，得到掺杂有荧光标记聚电解质的CaCO₃胶体微粒；

3）在0.5M的NaCl溶液中，将浓度为0.2～10mg/mL的带负电的聚电解质与步骤2）得到的CaCO₃胶体微粒混合10～15min后，用水反复洗涤去除未吸附的带负电的聚电解质，得到外层包覆有带负电的聚电解质的CaCO₃胶体微粒；

4）在0.5M的NaCl溶液中，将浓度为0.2～10mg/mL的带正电的聚电解质与步骤3）的CaCO₃胶体微粒混合10～15min后，用水反复洗涤去除未吸附的带正电的聚电解质，得到外层包覆有带正电的聚电解质的CaCO₃胶体微粒；

5）交替重复步骤3）和4），得到组装有聚电解质多层膜的CaCO₃胶体微粒；

6）将步骤5）所得的CaCO₃胶体微粒分散到pH=7、0.2M的乙二胺四乙酸钠溶液中，去除CaCO₃胶体微粒，得到微胶囊pH传感器。