[发明专利]具有可逆溶胶凝胶转变性能的硫化锌量子点/明胶纳米复合物的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米材料、高分子材料、生物医用材料、光学材料技术领域，特别是涉及一种采用一种具有可逆溶胶凝胶转变性能的硫化锌量子点/明胶纳米复合物的制备方法。

背景技术

量子点又名半导体纳米晶，其尺寸一般在2～10nm，是一种主要由Ⅱ-Ⅵ族(例如硫化镉量子点、硫化锌量子点)、Ⅲ-Ⅴ族(例如磷化铟量子点、砷化铟量子点)和Ⅳ-Ⅵ族(例如硫化铅量子点、硒化铅量子点)元素组成的零维纳米半导体材料。量子点具有一系列的独特的性能，例如量子尺寸效应、宏观量子隧道效应、表面界面效应、小尺寸效应等，因此收到科研工作者的广泛关注，并在生物医学、光电器件、能源材料、以及信息技术等领域具有十分广阔的应用前景[Nanoscale，2013，5(19)：9156-9161]。

然而，目前一些常用的和广泛研究的量子点往往含有有毒重金属元素例如镉、铅、汞等元素(例如硒化镉、碲化镉、硫化镉、硫化铅量子点等)，这些有毒元素不能由生物体代谢，而且这些含有有毒元素的量子点与生物体接触后会对生物体造成一定的损伤，因此这些量子点的毒性极大地限制了其在生物医学领域的应用[Nature materials，2013，12(4)：359-366]。由于上述原因，近年来一些无毒性或低毒性的量子点，例如硫化锌量子点(或掺杂硫化锌量子点)受到了人们的广泛关注。相比于其他量子点，这类硫化锌量子点具有无毒性的优点，更适合应用于细胞成像、生物检测、荧光生物探针等生物医用领域。然而，目前这类硫化锌量子点的在制备过程中，体系往往使用了对环境有害的有机溶剂，或者将硫化锌量子点沉积在二氧化硅的基质中，这将不利于其在生物医学领域的应用[Nanotechnology，2007，18(20)：205604]。

近年来，随着能源危机和环境危机等问题的不断加剧，人们开始越来越重视对可再生资源加以研究和利用，因此环境友好的天然高分子材料得到了迅速发展，并已经成为了材料领域的研究热点。天然高分子材料是来源于自然界中植物、动物以及微生物的材料，具有良好的生物相容性、生物降解性、无毒性和可再生等性能特点和优点。值得注意的是，由于其具有大量的羟基、氨基等官能团，可以保护量子点结构不被破坏并能够有效地防止量子点的团聚，使其光学物理性质保持稳定，并能在一定程度上减弱量子点的毒性作用；同时生物大分子为量子点提供了生物界面，为量子点的生物应用提供了便利。而且将生物大分子作为稳定剂能够避免在合成量子点时使用有毒的有机溶剂，并提高量子点的生物相容性，因此近年来关于天然高分子与量子点复合物研究引起了研究者的兴趣。

明胶是胶原蛋白的水解产物，它是一种具有良好的生物相容性，生物可降解性，无毒性以及成本低廉等优点的天然高分子材料，其在制药、食品工业和生物医学等领域具有良好的应用前景。更重要的是，明胶具有温度刺激响应性的可逆溶胶凝胶转变性能，即当温度升高大约30℃以上时，明胶开始溶解形成溶胶；而当溶解的明胶溶胶置于室温环境下冷却时又开始转变为凝胶。明胶所具有的温度刺激响应性溶胶凝胶转变性能使其在食品、药品、生物医用材料等领域具有特殊的应用价值。

综上所述，如果能够利用明胶作为稳定剂，采用一种新颖、简单方便以及环境友好的方法制备具有可逆溶胶凝胶转变性能的硫化锌量子点/明胶纳米复合物，将在量子点的生物医用领域等方面具有良好的应用价值。然而，目前这种采用明胶作为稳定剂，制备具有可逆溶胶凝胶转变性能的硫化锌量子点/明胶纳米复合物的方法未见文献和专利报道。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种具有可逆溶胶凝胶转变性能的硫化锌量子点/明胶纳米复合物的制备方法，该方法简单方便、环境友好、可重复性好、成本低廉；所制备得到的硫化锌量子点/明胶纳米复合物不仅具有硫化锌量子点的荧光性能，而且还具备温度刺激响应性可逆溶胶凝胶转变性能。

本发明为解决上述技术问题提供的技术方案是：一种具有可逆溶胶凝胶转变性能的硫化锌量子点/明胶纳米复合物的制备方法，其特征在于，它包括如下步骤：

1)配制硫化钠溶液：称取1.2～7.2g九水硫化钠加入到盛有100～150ml蒸馏水的烧杯中，在15～30℃下进行磁力搅拌直至硫化钠充分溶解，制备得到摩尔浓度为0.05M～0.2M的硫化钠溶液；

2)配制乙酸锌/明胶混合溶液：称取1～7.5g明胶粉末加入到盛有100～150ml蒸馏水的烧杯中，置于35～50℃的恒温水浴中进行磁力搅拌30～50分钟直至明胶溶解，然后将上述溶液减压抽滤1～3次，制备得到质量百分比浓度为1％～5％的明胶溶液，置于35～50℃的恒温水浴中保存备用；