[发明专利]基于双亲性硅载体的量子点荧光纳米球及其制备方法

说明书

本发明涉及荧光纳米材料技术领域，为解决现有量子点荧光纳米球制备过程繁琐、荧光强度易损失的问题，提供了基于双亲性硅载体的量子点荧光纳米球及其制备方法，所述基于双亲性硅载体的量子点荧光纳米球由十六胺及三辛基氧化膦共修饰的硒化镉/硫化锌量子点表面包覆二氧化硅层形成。本发明的量子点荧光纳米球形态规则、量子点包覆量及尺寸可控、高发光以及性能稳定；制备方法简单，通过调节量子点浓度可以有效缩放纳米球的尺寸及量子点包覆量，通过可控的二氧化硅壳层生长，有望实现更多表面功能化修饰及组装。

技术领域

本发明涉及荧光纳米材料技术领域，尤其涉及一种基于油相量子点以及双亲性硅载体的量子点荧光纳米球及其制备方法。

背景技术

量子点(QDs)作为新型纳米发光材料，具有高发光强度、波长可调谐性、抗光漂白以及颜色纯度高等特性，在高灵敏生物传感、多元分析、多模态成像等领域具有广泛的应用。目前，合成量子点的方法主要分为水相合成和有机相合成两类。水溶性量子点在生物相容性方面具有优势，然而其量子效率较低，荧光稳定性普遍较差、粒径分布较宽。通过有机相高温热注射法合成的油溶性量子点由于具备典型的核壳结构，荧光量子产率高，光化学稳定性优良，在激光、显示及固态照明领域具有广泛应用；然而，由于其表面包裹有疏水基团，因此必须对其表面进行水溶性修饰，才可应用于生物体系。

目前，常见的疏水量子点水溶性修饰策略主要包括表面配体替换、两亲性分子包裹以及二氧化硅修饰等。通过配体替换修饰有机相量子点虽然简便易行，但是往往会导致荧光量子产率降低、胶体稳定性变差；两亲性分子包裹技术可以保留量子点的疏水配体，进而保持其发光性能及稳定性，但量子点产物难以分离纯化、回收率低，且两亲性聚合物一般需要复杂的化学合成及纯化技术，难以实现商业化；二氧化硅作为纳米粒子的包覆材料具有光学透明度高、化学惰性强、光化学及热稳定性好、生物相容性好、原料易得且硅烷化(功能化)修饰方法多种多样等独特优势。通过将油溶性量子点包裹到二氧化硅内部，可以降低量子点的毒性，有效改善量子点的生物相容性和荧光稳定性，并提高分散性。相比于单个纳米基元，将包覆有多个量子点的荧光微球作为信号分子还可有效放大荧光信号，并能通过统计效应来抑制单一量子点的闪烁现象。

目前，常用于高质量疏水量子点的二氧化硅修饰方法主要有基于配体替换的硅烷化修饰、表面活性剂辅助的二氧化硅修饰以及基于反向微乳液的二氧化硅修饰。基于配体替换的硅烷化修饰虽简化了实验步骤，但方法重现性较差，尤其以(3-巯基丙基)三甲氧基硅烷对量子点配体替换的方法最为常见，容易导致量子点荧光减弱以及聚集现象；通过表面活性剂相转移，再辅助二氧化硅壳层生长是一种有效的替代方法，还可以在此基础上引入疏水硅烷分子层更有效地将量子点与外部环境隔离。然而在此之前，量子点需要额外的相转移过程，增加了操作的复杂性，同时不能避免介孔二氧化硅壳的形成；应用反相微乳液法已实现了对不同类型量子点、多色量子点以及量子点与磁性纳米粒子的复合材料进行二氧化硅包裹，但量子点在包覆过程中会受到硅醇中间体的配体替换而发生严重的荧光猝灭，进而影响其分析应用。因此，对于油溶性量子点而言，仍需探索保持量子点发光效率的有效硅烷化方法，以实现直接、高效的二氧化硅修饰来提升其生物荧光标记性能。

中国专利文献上公开了“纳米荧光复合材料的制备方法”，其公告号为CN109762561A，该发明将二氧化硅胶球、氯化镁、氯化铵及氨水混合加热后制得硅酸镁空心球；及混合步骤包括将硅酸镁空心球、CsCO₃前驱液及PbZ₂前驱液混合加热制得纳米荧光复合材料，但是该纳米荧光复合材料的生物相容性较差，使用范围受限。

发明内容

本发明为了克服现有量子点荧光纳米球制备过程繁琐、荧光强度易损失的问题，提供了一种形态规则、量子点包覆量及尺寸可控、高发光以及性能稳定的基于双亲性硅载体的量子点荧光纳米球。