專利名稱：一種防功能性物質泄露的核殼微/納米球的制備方法
技術領域：
本發明屬于無機納米材料技術領域，具體涉及一種防功能性物質泄露的核殼微/
納米球的制備方法。
背景技術：
具有功能性的微/納米球在生物醫學領域的應用越來越受到重視。最具代表性的功能性微/納米球有磁性微/納米球和熒光微/納米球。它們是國內外學者研究的熱點。目前已有商品化的磁性微/納米球和熒光微/納米球。其制備方法大都采用包埋式方法，即通過溶脹高聚物載體，使得與之混合的功能性物質(如磁性納米顆粒，熒光染料分子，量子點等)滲透到高聚物基體里面，達到嵌合固定功能性物質的作用。但這種方法所制備的功能性微/納米球的功能性物質容易與高聚物基體脫離、泄露，保存時間短，產品質量不穩定等缺點。而且溶脹后高聚物表面變得粗糙；對生物大分子有較高的非特異性吸附；暴露在高聚物表面的功能性物質與生物活性物質直接接觸，容易損傷活性物質的活性。另外有些常用的高聚物微/納米球(如聚苯乙烯微/納米球)表面可用化學官能團貧乏，不易與生物大分子偶聯，限制了其生物醫學的應用。因此，對功能性微/納米球進行再次包覆很有必要。
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發明內容
本發明的目的是提供一種防功能性物質泄露的核殼微/納米球的制備方法。
本發明在原有包裹功能性物質(如熒光染料分子，磁性納米顆粒，量子點等)的微/納米球(如聚苯乙烯，聚丙烯酰胺，聚甲基丙烯酸甲酯，聚甲基丙烯酸縮水甘油酯等)的表面再包被一層嚴實致密的二氧化硅殼層，達到封閉和保護功能性物質的目的。
本發明提出的防功能性物質泄露的核殼微/納米球的制備方法，具體步驟如下
(1)配制體積比為1 : 3 10的去離子水和異丙醇混合溶液50mL，將包裹功能性物質的微/納米球加入到上述混合溶液中； (2)稱取1 10mg聚乙烯吡咯烷酮(PVP)加入到步驟(1)所得的混合溶液中，攪拌溶解分散0. 5 60min ; (3)在室溫下，將0. 01 1. OmL正硅酸乙酯(TE0S)加入到步驟(2)所得的混合溶液中，攪拌均勻； (4)將0. 01 lmL氨水加入到步驟(3)所得的體系中，攪拌封閉反應20-28h，得到的產物離心分離、水洗、即得所需產物，所得產物在去離子水、PBS緩沖溶液，乙醇等中可長期保持； 本發明中，所述功能性微/納米球是指微/納米球內包裹有功能性物質。 本發明中，所述微/納米球為聚苯乙烯、聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酸甲酯或聚甲基
丙烯酸縮水甘油酯等高分子材料微/納米球中任一種。 本發明中，所述功能性物質為熒光有機染料分子(Cy3、Cy5、FTIC，鑭系元素銪、锝、釕)，磁性納米顆粒(Fe304、 Fe203、 Ni、 Co)，量子點(CdSe、 CdS、 ZnS、 Zn0、 InP、 CdTe、 CdSe/CdS、 CdSe/ZnS、 CdTe/ZnS、 CdTe/CdS、 InP/ZnS)中一至多種。 本發明中，所述包裹可以是單獨包裹一種功能性物質，也可以是2種或者多種功能性物質。
本發明中，步驟(3)及(4)中所述攪拌是在磁力或者機械條件下攪拌。
本發明在原有包裹功能性物質微/納米球的表面形成致密光潔的二氧化硅殼層，防止功能性物質泄露，防泄露率達98%，避免環境介質滲入微/納米球而造成對功能性物質性能的破壞，以及避免與生物活性物質的直接接觸；表面光滑、非特異性吸附小；且為微/納米球表面引入豐富的化學官能團，便于與生物蛋白，核酸分子的交聯。制備方法簡單易行、可操作性強、重復性好、成本低。二氧化硅包覆的核殼微/納米球性能穩定，保持時間長，可廣泛用于生物標記、生物分離、細胞成像和顯影，也可用于生物傳感器等生化分析領域。


圖1為實施例1 二氧化硅包裹量子點聚苯乙烯微球的熒光顯微鏡照片(放大倍數X銅。 圖2為實施例2 二氧化硅包裹四氧化三鐵聚苯乙烯微球的光學顯微鏡照片(放大倍數X400)。
具體實施例方式
下面結合實施例對本發明作進一步的說明
實施例1 : (1)配制體積比為1 : 5的去離子水和異丙醇混合溶液，將100mg載有CdSe/ZnS量子點的熒光聚苯乙烯微米球(12 y m)加入到上述100mL混合溶液中；(2)稱取10mg聚乙烯吡咯烷酮(PVP)加入到上述體系，攪拌溶解分散60min ; (3)在室溫下，將lmL正硅酸乙酯(TEOS)加入到上述體系，攪拌30min ; (4)將lmL氨水加入到上述體系，攪拌封閉反應24h。得到的產物高速離心分離、水洗、所得產物在PBS緩沖溶液中可長時期保持。從圖中可以看出，具有核殼結構的量子點熒光微球分散性好，熒光強度高(經計算，核殼結構包裹后，量子點熒光微球的熒光效率可以維持98%左右)。
實施例2 : (1)配制體積比為1 : 3的去離子水和異丙醇混合溶液，將10mg載有FeA磁性聚苯乙烯微米球(12iim)加入到上述10mL混合溶液中；(2)稱取lmg聚乙烯吡咯烷酮(PVP)加入到上述體系，攪拌溶解分散10min ; (3)在室溫下，將O. OlmL正硅酸乙酯(TEOS)加入到上述體系，攪拌30min ;(4)將0. OlmL氨水加入到上述體系，攪拌封閉反應24h。得到的產物高速離心分離、水洗、所得產物在去離子水中可長時期保持。從圖中可以看出，具有核殼結構的四氧化三鐵磁性微球分散性好，單個球體呈黑色，微球內成功包裹黑色四氧化三鐵納米粒子。
實施例3 : (l)配制體積比為l : 7的去離子水和異丙醇混合溶液，將50mg載有Cy5的熒光聚丙烯酰胺微米球(3ym)加入到上述50mL混合溶液中；(2)稱取6mg聚乙烯吡咯烷酮(PVP)加入到上述體系，攪拌溶解分散30min ; (3)在室溫下，將0. 5mL正硅酸乙酯(TEOS)加入到上述體系，攪拌30min ; (4)將0. 5mL氨水加入到上述體系，攪拌封閉反應24h。得到的產物高速離心分離、水洗、所得產物在乙醇中可長時期保持。
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實施例4 : (l)配制體積比為l : 9的去離子水和異丙醇混合溶液，將20mg載有Cy3的熒光聚 甲基丙烯酸甲酯(6ym)加入到上述20mL混合溶液中；(2)稱取3mg聚乙烯吡咯烷酮(PVP) 加入到上述體系，攪拌溶解分散20min ; (3)在室溫下，將0. 3mL正硅酸乙酯(TEOS)加入到 上述體系，攪拌30min ; (4)將0. 4mL氨水加入到上述體系，攪拌封閉反應24h。得到的產物 高速離心分離、水洗、所得產物在PBS緩沖溶液中可長時期保持。
實施例5 : (1)配制體積比為1 : 6的去離子水和異丙醇混合溶液，將20mg載有FITC的熒 光聚甲基丙烯酸縮水甘油酯(200nm)加入到上述20mL混合溶液中；(2)稱取3mg聚乙烯 吡咯烷酮(PVP)加入到上述體系，攪拌溶解分散20min ; (3)在室溫下，將0. 3mL正硅酸乙 酯(TEOS)加入到上述體系，攪拌30min ; (4)將0. 4mL氨水加入到上述體系，攪拌封閉反應 24h。得到的產物高速離心分離、水洗、所得產物在PBS緩沖溶液中可長時期保持。
實施例6 : (l)配制體積比為l : 7的去離子水和異丙醇混合溶液，將10mg載有銪熒光團的 熒光聚苯乙烯納米球(120nm)加入到上述15mL混合溶液中；(2)稱取2mg聚乙烯吡咯烷酮 (PVP)加入到上述體系，攪拌溶解分散20min ; (3)在室溫下，將0. 15mL正硅酸乙酯(TEOS) 加入到上述體系，攪拌30min ; (4)將0. 25mL氨水加入到上述體系，攪拌封閉反應24h。得 到的產物高速離心分離、水洗、所得產物在PBS緩沖溶液中可長時期保持。
實施例7 : (l)配制體積比為l : 4的去離子水和異丙醇混合溶液，將20mg共載有Fe304和 CdSe/ZnS量子點的磁性熒光聚苯乙烯微球(12iim)加入到上述50mL混合溶液中；(2)稱取 3mg聚乙烯吡咯烷酮(PVP)加入到上述體系，攪拌溶解分散20min;(3)在室溫下，將O. 3mL 正硅酸乙酯(TEOS)加入到上述體系，攪拌30min;(4)將0. 4mL氨水加入到上述體系，攪拌 封閉反應24h。得到的產物高速離心分離、水洗、所得產物在PBS緩沖溶液中可長時期保持。
實施例8 : (1)配制體積比為1 : 5的去離子水和異丙醇混合溶液，將20mg共載有Fe304， Cy5 和CdSe/CdS量子點的磁性熒光聚苯乙烯微球(12 ii m)加入到上述50mL混合溶液中；(2) 稱取3mg聚乙烯吡咯烷酮(PVP)加入到上述體系，攪拌溶解分散20min;(3)在室溫下，將 0. 3mL正硅酸乙酯(TEOS)加入到上述體系，攪拌30min ; (4)將O. 4mL氨水加入到上述體系， 攪拌封閉反應24h。得到的產物高速離心分離、水洗、所得產物在PBS緩沖溶液中可長時期 保持。 實施例1、實施例3、實施例4、實施例5和實施例6所得產品分別進行泄露檢測實 驗將一定量的二氧化硅包裹熒光試劑(實施例1、實施例3、實施例4、實施例5和實施例 6分別包裹了不同的熒光試劑)的熒光聚苯乙烯微米球(12iim)分散在環己烷中，在熒光 分光光度計上測量其熒光強度值(F1)，再將所測量已知熒光強度值F1的熒光聚苯乙烯微 米球環己烷溶液于搖床上震動搖晃一星期，離心分離，取沉淀(熒光微球)進行熒光強度測
試，得F2，根據公式計算得防泄漏率)=(1-^^>100%。實驗例1-實施例5得到防泄 漏率分別為98. 7% ， 98. 2% ， 97. 5% ， 97. 8%和97. 8% ，其平均防泄漏率為98% 。
權利要求
一種防功能性物質泄露的核殼微/納米球的制備方法，其特征在于具體步驟如下(1)配制體積比為1∶3～10的去離子水和異丙醇混合溶液50mL，將包裹功能性物質的微/納米球加入到上述混合溶液中；(2)稱取1～10mg聚乙烯吡咯烷酮加入到步驟(1)所得的混合溶液中，攪拌溶解分散0.5～60min；(3)在室溫下，將0.01～1.0mL正硅酸乙酯(TEOS)加入到步驟(2)所得的混合溶液中，攪拌均勻；(4)將0.01～1mL氨水加入到步驟(3)所得的體系中，攪拌封閉反應20-28h，得到的產物離心分離、水洗、即得所需產物，所得產物在去離子水、PBS緩沖溶液或乙醇中長期保持。
2. 根據權利要求1所述的防功能性物質泄露的核殼微/納米球的制備方法，其特征在 于所述所述功能性微/納米球是指微/納米球內包裹有功能性物質。
3. 根據權利要求2所述的防功能性物質泄露的核殼微/納米球的制備方法，其特征在 于所述微/納米球為聚苯乙烯、聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酸甲酯或聚甲基丙烯酸縮水甘油 酯中任一種。
4. 根據權利要求2所述的防功能性物質泄露的核殼微/納米球的制備方法，其特征在 于所述功能性物質為熒光有機染料分子、磁性納米顆粒或量子點中一至多種。
5. 根據權利要求1所述的防功能性物質泄露的核殼微/納米球的制備方法，其特征在 于步驟(3)及(4)中所述攪拌為磁力或者機械條件下攪拌。
全文摘要
本發明屬于無機納米材料技術領域，具體涉及一種防功能性物質泄露的核殼微/納米球的制備方法。具體步驟如下在原有包裹功能性物質的微/納米球的表面再包被一層嚴實致密的二氧化硅殼層，達到封閉和保護功能性物質的目的，防泄露率達98％。且二氧化硅殼層易表面改性引入豐富的化學官能團，方便偶聯生物大分子用于生物醫學領域。本發明避免環境介質滲入微/納米球而造成對功能性物質性能的破壞，以及避免與生物活性物質的直接接觸；表面光滑、非特異性吸附小；且為微/納米球表面引入豐富的化學官能團，便于與生物蛋白，核酸分子的交聯。制備方法簡單易行、可操作性強、重復性好、成本低。二氧化硅包覆的核殼微/納米球性能穩定，保持時間長，可廣泛用于生物標記、生物分離、細胞成像和顯影，也可用于生物傳感器等生化分析領域。
文檔編號B01J13/02GK101721964SQ20091019867
公開日2010年6月9日 申請日期2009年11月12日 優先權日2009年11月12日
發明者張兵波, 時東陸, 王祎龍, 趙鵬, 郭方方 申請人:同濟大學