[发明专利]水溶性量子点荧光纳米球及其制备

说明书

技术领域

本发明涉及一种水溶性量子点荧光纳米球及其制备方法，属于检测技术领域。

背景技术

量子点（QDs），是一种半导体纳米晶，由于其独特的光学性质，使其作为一种新型的荧光标记物已经得到广泛关注，它激发光谱宽，呈连续分布，而发射光谱窄，单色性好且颜色可调，荧光强度是传统有机荧光素的20～50倍，并且具有持久的光化学稳定性。以现有的技术光化学性质良好的量子点通常在油相中合成，无法直接应用于生物环境中。因此获得生物相容性好，易于功能化，粒径均一，稳定性好的量子点荧光纳米球对DNA杂交、分子成像、生物传感，特别是临床医学诊断的发展具有重大意义。

现有的量子点荧光纳米球的制备方法主要分为两大类：第一类是将量子点表面的油溶性配体置换为亲水性配体的配体交换法；第二类是将双亲性高分子或脂质体直接包裹在量子点表面的包覆法。这两种改性方法各有优势，但都得到的荧光纳米球里面仅含有一个量子点，应用时有如下缺点：（1）粒径较小（10～30nm）无法满足体内体外诊断的所有需要；（2）改性及功能化后易发生荧光淬灭，导致荧光效率低；（3）单个量子点，容易发生荧光闪烁现象，对检测结果特别是荧光成像和示踪有巨大影响。因此，提高量子点在荧光球中的包裹量既可以克服上述缺点，又可以提高免疫探针的信号强度，对该技术的发展具有重大意义。聚丙烯微球中掺杂量子点得到的编码微球可以包裹多个量子点，但聚丙烯微球粒径在微米范围，作为荧光探针在分子尺度方面的应用具有局限性。制备纳米范围的包裹多个量子点的荧光纳米球可以减少改性及功能化过程中单个量子点的荧光淬灭现象，也可避免在检测过程中出现荧光闪烁现象，影响成像示踪效果，同时可增加检测的信号强度效率和稳定性。

发明内容

鉴于荧光标记在生物诊断检测领域的重要应用，本发明的目的在于提高荧光纳米球内量子点的包载量，提供一种量子点荧光纳米球的制备方法，该荧光纳米球具有高效的荧光强度，可控、均匀的粒径，易功能化、制备纯化简单，稳定性良好等优点，可广泛应用于生物诊断检测领域。

本发明所述的量子点荧光纳米球，由油溶性量子点改性而成，主要利用水/乳化剂/双亲性高分子/油的反应体系，通过相转移的方法将双亲性高分子包覆在量子点表面，可获得包裹多个量子点的荧光纳米球。得到的量子点荧光纳米球成球形良好，表面带有大量羧基，容易实现功能化，可与抗体连接后形成免疫荧光探针，具有重要意义。

本发明通过将烷基胺接枝到聚丙烯酸类的亲水性高分子的侧链上，从而制备出具有双亲性的高分子。结构包括主链（脂肪族长碳链），亲水侧链（羧基）和疏水侧链（烷基链）。其中，脂肪族长链可以为聚丙烯酸类均聚物，如聚丙烯酸，聚（2-乙基丙烯酸）；也可以为聚丙烯酸类的嵌段共聚物，如叔丁基丙烯酸脂-乙基丙烯酸脂-甲基丙烯酸三嵌段共聚物；羧基伸向量子点外侧以保证亲水性并提供功能化位点；烷基链（7～18个碳链长度）与量子点表面的疏水配体通过疏水作用力紧密结合，以达到隔离外界水环境，保持量子点荧光效率和稳定性的目的。如图2透射图片所示，制备的量子点荧光纳米球成球形好，可观察到内部包埋有多个量子点。

本发明中双亲性高分子的制备原料摩尔比如下：

聚丙烯酸类亲水性高分子：烷基胺类物质=1：30～120；烷基胺类物质：乙基-（3-二甲基丙基）碳化二亚胺盐酸（EDC）=1：3；

量子点荧光纳米球的制备及组装原料质量份数比如下：

双亲性高分子：量子点=20～200：1；

制备步骤如下：

1.制备双亲性高分子的过程

将聚丙烯酸类亲水性高分子溶解在二甲基亚砜（DMSO）中，35℃条件下搅拌12～24小时。加入烷基胺类物质，继续搅拌4～6小时，最后加入偶联剂乙基-（3-二甲基丙基）碳化二亚胺盐酸（EDC），反应进行12～16小时，将得到的混合物分别用乙醇和水透析纯化，真空干燥箱里干燥后得到双亲性高分子。

2.量子点荧光纳米球的制备及组装

(1)将双亲性高分子加入二氯甲烷中，超声使其分散均匀，再加入粉末状油溶性量子点，超声使其分散均匀后待用，此为反应体系的油相溶液；

(2)按照水相：油相体积比为3～15：1的比例加入去离子水，再按照5mg/mL的量加入表面活性剂Triton X-100，混匀后用超声波细胞粉碎机在50～200W的功率下超声，并在超声过程中加入步骤（1）中的油相溶液，超声直至形成水包油的均匀乳液。