[发明专利]一种用于单分子检测的有机-无机杂化材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于单分子检测的有机‑无机杂化材料及其制备方法，所述用于单分子检测的有机‑无机杂化材料由二氧化硅、改性聚苯硫醚包裹的荧光金纳米簇组装而成。本发明以改性聚苯硫醚为模板合成金纳米团簇，由于改性聚苯硫醚中含有大量的羟基、羧基以及磺酸根基团，同时，还含有可与过渡金属金配位的配位成硫醚基团，可以使金纳米团簇在水中的稳定均匀分布。此外，在改性聚苯硫醚修饰的金纳米粒子表面接枝二氧化硅，过渡金属金与改性聚苯硫醚的聚合物分子链上的苯环和二氧化硅产生共振，荧光可以以更强的光强和更快的衰变速度的形式发射出去，得到具有灵敏度高，检测速度快的有机‑无机杂化材料。

技术领域

本发明属于纳米材料领域以及生物学领域，尤其涉及一种用于单分子检测的有机-无机杂化材料及其制备方法。

背景技术

单分子检测技术具有高检测灵敏度、定量方式简单、样品需求量少等优点，被广泛应用于生物检测、环境安全、药物示踪、生物技术、单颗粒纳米催化、传感器等领域；在复杂体系中，干扰物质容易与分子探针发生非特异性相互作用，当检测物质在检测体系中的浓度较低时，常规的检测方法难以达到较高的灵敏度和较低的检测限，从而精准的检出检测物质。单分子检测技术区别常规的检测技术，能检测到的是单个分子的个体行为，揭示单分子异质性，能对低浓度的物质进行精准的检测。

金纳米簇(AuNCs)通常是由几个到几十个原子组成，其尺寸一般在2nm左右，是介于金原子和金纳米颗粒之间的一种新型荧光纳米材料；纳米簇具有合成简单、光稳定性强、生物兼容性好等优点，目前已经成为纳米领域里发展前景最好的材料之一，在单分子领域中被广泛应用。

但纳米颗粒由于表面效应，随着尺寸的减小，表面原子数所占整个微粒的比例逐渐增加，每个表面原子具有极高的表面能和活性，导致纳米颗粒极不稳定而产生团聚现象。这就需要纳米颗粒结合稳定剂或者修饰剂配体来降低颗粒的表面能、控制其形貌和分散性，才能实现生物、医学、光电学等领域的应用。聚合物是一种常用的纳米颗粒的稳定修饰剂，相对于小分子稳定剂而言，聚合物配体拥有更好的稳定性、低毒性以及能调控颗粒的尺寸、形貌和性质的优势，目前已成为纳米颗粒制备中研究的热点和重点。此外，金纳米簇荧光强度较弱，在将其作为荧光标记物用于单分子免疫检测中受到限制。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于单分子检测的有机-无机杂化材料及其制备方法。本发明所提供的用于单分子检测的有机-无机杂化材料由二氧化硅、改性聚苯硫醚包裹的荧光金纳米簇组装而成；以改性聚苯硫醚包裹的荧光金纳米簇为有机组分，与二氧化硅形成有机-无机杂化的荧光纳米材料。

以改性聚苯硫醚为模板合成金纳米团簇，由于改性聚苯硫醚中含有大量的羟基、羧基以及磺酸根基团，同时，还含有可与过渡金属金配位的配位成硫醚基团，可以使金纳米团簇在水中稳定均匀分布。此外，在改性聚苯硫醚修饰的金纳米粒子表面接枝二氧化硅，过渡金属金与改性聚苯硫醚的聚合物分子链上的苯环和二氧化硅产生共振，荧光可以以更强的光强和更快的衰变速度的形式发射出去，得到具有灵敏度高，检测速度快的有机-无机杂化材料。

所述用于单分子检测的有机-无机杂化材料的制备方法如以下步骤：

S1.改性聚苯硫醚的制备：

称取聚苯硫醚并加入发烟硫酸，水浴加热，后处理，得到磺化聚苯硫醚产物；混合浓硝酸和磺化聚苯硫醚加热，得到改性聚苯硫醚产物；

S2.改性聚苯硫醚修饰的金纳米粒子的制备：

将表面活性剂的甲苯溶液，氯金酸的水溶液、助表面活性剂和改性聚苯硫醚混合，缓慢加入还原剂溶液，室温搅拌，后处理，得改性聚苯硫醚修饰的金纳米粒子；

S3.用于单分子检测的有机-无机杂化材料的制备：

制备纳米二氧化硅悬浮液调节pH至酸性逐滴加入硅烷偶联剂，搅拌，得到偶联剂改性二氧化硅纳米粒子；