專利名稱：一種磁性熒光復合微球及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種可應用于生物醫學領域的復合材料，尤其是涉及一種磁性熒光復合微球及其制備方法。
背景技術：
近年來，生物醫學研究在功能基因分析、藥物篩選和臨床診斷等諸方面取得了令人矚目的成績。與此同時，隨著組合化學、天然產物化學以及基因組學的飛速發展，大量待篩選分析的化合物不斷涌現。如何從大規模、復雜的生物相關物質的候選體系中高效快速地篩選出目標物質，以促進生物醫學研究的發展，是目前生物分析技術面臨的巨大挑戰。磁性熒光微球是指高分子微球內引入磁性納米粒子和熒光物質，使微球同時具有磁性能和特征熒光，并能被流式細胞計數儀識別分析。磁性熒光微球表面可結合各種生物分子，這些生物分子與樣品中相應的靶物質分子反應，以熒光標記的測定底物等作為檢測生物學反應的報告基團，通過熒光信號的測定值對靶物質分子進行定性和定量分析。磁性熒光微球具有非常廣闊的生物醫學應用范圍。應用磁性熒光微球進行生物大分子檢測，既能對反應物進行快速分離和純化，又能在一個反應管、孔內對待檢樣品的多個靶分子同時進行檢測，可廣泛應用于免疫學檢測、核酸雜交、基團型分析等領域。目前，所說的磁性熒光微球主要指在聚合高分子微球的同時引入!^e2O3或!^e3O4等磁性納米粒子和熒光物質，從而制備磁性熒光微球。這種磁性熒光技術主要技術難題和問題如下1、制備過程過于復雜，聚合過程不易控制。2、制備的磁性熒光微球性能較差。影響磁性熒光微球使用的指標主要是微球粒徑的大小、均勻性，微球的磁性能和熒光性能。通常的制備方法由于在微球的聚合過程中加入磁性納米粒子，導致制備的微球表面粗糙、粒徑均一性較差，降低了流失細胞檢測過程中信號的準確性。同時使用的熒光物質容易淬滅等缺點，使得磁性熒光微球的熒光性能大大降低。
發明內容
本發明旨在提供一種簡單、高效的制備高性能磁性熒光復合微球的方法。由于 !^e3O4磁性納米粒子的存在，熒光物質中處于導帶的電子在回到價帶的過程中，發生了電子轉移，使導帶的電子轉移到I^e3O4磁性納米粒子上，結果熒光發生猝滅。本發明就是重點解決了制備磁性熒光微球的過程中狗304磁性納米粒子對熒光物質的熒光性能產生較大影響這一問題。本發明在制備過程中，通過改變摻雜順序以及采用不同的摻雜方法，使制得的磁性熒光微球在保證實際使用中具有很好磁響應性的基礎上，能夠將磁對熒光物質的影響降到最低，使熒光性能達到最佳，如圖1中!^e3O4-QDs曲線所示，先引入磁性納米粒子，后引入熒光物質，制備的磁性熒光微球的熒光強度明顯強于其它兩種引入順序；且采用高溫溶脹法引入熒光物質，使微球內部的熒光物質不會泄露出來，保證了熒光信號穩定，如圖2所示，熒光物質泄漏量相對于一般制備方法大大降低。制備的磁性熒光復合微球的平均粒徑為5 50 μ m，且粒徑均勻，形貌良好。
本發明的一種磁性熒光復合微球，其中磁性熒光微球帶有!^e3O4磁性納米粒子，平均粒徑為5 50 μ m。本發明所述的磁性熒光復合微球的制備方法，包括以下步驟1)在常溫條件下，將!^e3O4磁性納米粒子分散在溶脹劑中，將聚合物微球分散在常溫分散劑中，將兩個體系混合，超聲分散均勻，溶脹IOmin 120min，離心分離，制得磁性微球；Fe3O4磁性納米粒子與聚合物微球的質量之比為1 50 10;常溫分散劑與溶脹的體積之比為1 10 1。2)將熒光物質分散在溶脹劑中，將制得的磁性微球分散在高溫分散劑中，將兩個體系混合、超聲分散均勻，在40 60°C下溶脹，溶脹時間30 120min ；熒光物質與制得的磁性聚合物微球的質量之比為1 50 5;高溫分散劑與溶脹劑的體積之比為1 6 1。3)將步驟2)的反應體系升溫至140 240°C，并保溫至無溶脹劑回流；4)待溶脹劑全部揮發，將反應體系降溫，離心，洗滌后烘干，得到磁性熒光聚合物微球。本發明所述的熒光物質是指平均粒徑在1 IOnm之間的量子點。所述的量子點選自CdS、CdSe, CdTe, CdSe/CdS、CdSe/ZnS、CdSe/ZnSe、CdTe/ZnS、 CdTe/CdS、CdTe/ZnSe、CdSeTe其中的一種或幾種的組合。所述的聚合物微球是具有交聯結構，交聯度5 % 100 %，且具有多孔結構的高分子微球，粒徑為5 50 μ m。聚合物微球包括聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸乙酯、聚丙烯酸酯、聚苯乙烯或聚氯乙烯中的一種。所述的常溫分散劑為正丁醇、異丙醇中的一種或兩種的組合。所述的高溫分散劑為十六烷、十八碳烯的一種或兩種的組合。所述的溶脹劑為三氯甲烷、環己烷中的一種或兩種的組合。本發明的制備過程是優選在氬氣保護下進行。本發明的特點在于，引入磁性納米粒子和熒光物質時采用了不同的摻雜順序和不同的摻雜方法。如圖1中!^3O4-QDs曲線所示，首先，采用常溫溶脹法向聚合物微球內部摻雜磁性納米粒子；然后，采用高溫溶脹法引入量子點，制備的磁性熒光微球的熒光強度明顯強于其它兩種引入順序。由于采用高溫溶脹法向微球內部摻雜量子點，微球內部的多孔結構和長鏈分子將量子點鑲嵌或纏繞，使量子點和磁性納米粒子之間產生一定結構上的距離和高分子隔層，這樣就很大程度上降低了磁性納米粒子對量子點熒光性能的影響。另一方面， 量子點被嵌入微球內部，且由于采用了高溫溶脹法，制得的磁性熒光微球表面光滑無孔，不易泄漏，熒光信號穩定形貌良好，如圖2所示，采用本發明的制備方法使熒光物質的泄漏量相比于一般方法大大降低。
圖1 :Fe304磁性納米粒子和量子點不同引入順序的磁性熒光微球的熒光強度。圖2 量子點在不同時間的泄漏量。圖3 實施例1中所述的磁性熒光復合微球的掃面電鏡照片。圖4 實施例2中制得的磁性熒光復合微球的熒光光譜。圖5 實施例2中制得的磁性熒光復合微球的磁響應性曲線。
圖6 實施例5中制得的磁性熒光復合微球的熒光光譜。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明的實施例作出詳細說明本實施例在以本發明技術方案為前提下進行實施，所給出的詳細實施方式和過程，是對本發明的進一步說明，而不是限制本發明的范圍。實施例1 1)取ImgFii3O4磁性納米粒子和IOmg交聯度為100%粒徑為50 μ m的苯乙烯聚合物微球分別分散在Iml三氯甲烷和IOml正丁醇中，將兩個體系混合、超聲分散均勻，在常溫下溶脹lOmin，離心分離，制得磁性微球。2)取angCdSeTe量子點和IOmg制得的磁性微球分別分散在2ml三氯甲烷和12ml 十六烷中，將兩個體系混合、超聲分散均勻，在40°C下溶脹，溶脹時間30min ；3)將步驟2)的反應體系升溫至140°C，并保溫至無三氯甲烷回流；4)待三氯甲烷全部揮發，將反應體系降溫，離心，洗滌后烘干，得到磁性熒光聚合物微球。圖3制得的磁性熒光復合微球的掃面電鏡照片。如圖所示，磁性熒光微球粒徑均一，表面光滑，形貌良好。實施例2 1)取ImgFii3O4磁性納米粒子和50mg交聯度為5%粒徑為5 μ m聚甲基丙烯酸甲酯聚合物微球分別分散在6ml環己烷和6ml異丙醇中，將兩個體系混合、超聲分散均勻，在常溫下溶脹120min，離心分離，制得磁性微球。2)取Img熒光發射峰在650nm的CdSe/S^e量子點和50mg磁性微球分別分散在7ml環己烷和7ml十八烯中，將兩個體系混合、超聲分散均勻，在60°C下溶脹，溶脹時間 120min ；3)將步驟2)的反應體系升溫至240°C，并保溫至無環己烷回流；4)待環己烷全部揮發，將反應體系降溫，離心，洗滌后烘干，得到磁性熒光聚合物微球。圖4制得的磁性熒光復合微球的熒光光譜。如圖所示，磁性熒光微球的熒光發射峰半峰寬較窄，峰型良好。圖5制得的磁性熒光復合微球的磁響應性曲線。如圖所示，磁性熒光微球的磁響應曲線光滑，磁響應性良好。實施例3 1)取ImgFii3O4磁性納米粒子和20mg交聯度為50%粒徑為20 μ m的聚甲基丙烯酸乙酯聚合物微球分別分散在Iml三氯甲烷和6ml異丙醇中，將兩個體系混合、超聲分散均勻，在常溫下溶脹90min，離心分離，制得磁性微球。2)取Img CdS量子點和20mg磁性微球分別分散在3ml環己烷和9ml十六烷中，將兩個體系混合、超聲分散均勻，在55°C下溶脹，溶脹時間60min ；3)將步驟2)的反應體系升溫至200°C，并保溫至無環己烷回流；4)待環己烷全部揮發，將反應體系降溫，離心，洗滌后烘干，得到磁性熒光聚合物
5微球。實施例4 1)取ImgFii3O4磁性納米粒子和40mg交聯度為70%粒徑為15 μ m的聚丙烯酸酯聚合物微球分別分散在2ml環己烷和IOml正丁醇中，將兩個體系混合、超聲分散均勻，在常溫下溶脹60min，離心分離，制得磁性微球。2)取0. 5mg CdSe/CdS量子點、0. 5mg CdSe和30mg磁性微球分別分散在2ml三氯甲烷和8ml十八烯中，將兩個體系混合、超聲分散均勻，在55°C下溶脹，溶脹時間40min ；3)將步驟2)的反應體系升溫至180°C，并保溫至無三氯甲烷回流；4)待三氯甲烷全部揮發，將反應體系降溫，離心，洗滌后烘干，得到磁性熒光聚合物微球。實施例5 1)取ImgFii3O4磁性納米粒子和15mg交聯度為80%粒徑為20 μ m的聚氯乙烯聚合物微球分別分散在Iml環己烷、Iml三氯甲烷和6ml正丁醇、6ml異丙醇中，將兩個體系混合、超聲分散均勻，在常溫下溶脹90min，離心分離，制得磁性微球。2)取Img熒光發射峰在564nm的CdTe/a^e量子點、Img熒光發射峰在650nm的 CdSeTe量子點和20mg磁性微球分別分散在1. 5ml三氯甲烷、1. 5ml環己烷和5ml十八烯、 5ml十六烷中，將兩個體系混合、超聲分散均勻，在50°C下溶脹，溶脹時間70min ；3)將步驟2)的反應體系升溫至180°C，并保溫至無三氯甲烷和環己烷回流；4)待三氯甲烷和環己烷全部揮發，將反應體系降溫，離心，洗滌后烘干，得到磁性熒光聚合物微球。圖6制得的磁性熒光復合微球的熒光光譜。如圖所示，熒光發射峰峰型良好，能被充分識別開。上述實施例為本發明較佳的實施方式，但本發明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化， 均應為等效的置換方式，都包含在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種磁性熒光復合微球，其特征是磁性熒光微球帶有!^e3O4磁性納米粒子，平均粒徑為5 50 μ m。
2.權利要求1的磁性熒光復合微球的制備方法，其特征是步驟如下1)在常溫條件下，將狗304磁性納米粒子分散在溶脹劑中，將聚合物微球分散在常溫分散劑中，將兩個體系混合，超聲分散均勻，在常溫下溶脹IOmin 120min，離心分離，制得磁性微球；Fe3O4磁性納米粒子與聚合物微球的質量之比為1 50 10 ；常溫分散劑與溶脹的體積之比為1 10 1。2)將熒光物質分散在溶脹劑中，將制得的磁性微球分散在高溫分散劑中，將兩個體系混合、超聲分散均勻，在40 60°C下溶脹，溶脹時間30 120min ；熒光物質與制得的磁性聚合物微球的質量之比為1 50 5;高溫分散劑與溶脹劑的體積之比為1 6 1。3)將步驟2)的反應體系升溫至140 240°C，并保溫至無溶脹劑回流；4)待溶脹劑全部揮發，將反應體系降溫，離心，洗滌后烘干，得到磁性熒光聚合物微球。
3.如權利要求1所述的制備方法，其特征是熒光物質是指平均粒徑在1 IOnm之間的量子點；量子點選自 CdS、CdSe, CdTe、CdSe/CdS、CdSe/ZnS、CdSe/ZnSe、CdTe/ZnS、CdTe/ CdS, CdTe/ZnSe、CdSeTe其中的一種或幾種的組合。
4.如權利要求1所述的制備方法，其特征是所述的聚合物微球是具有交聯結構，交聯度5% 100%，且具有多孔結構的高分子微球，粒徑為5 50 μ m ；聚合物微球包括聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸乙酯、聚丙烯酸酯、聚苯乙烯或聚氯乙烯中的一種。
5.如權利要求1所述的制備方法，其特征是所述的常溫分散劑為正丁醇、異丙醇中的一種或兩種的組合。
6.如權利要求1所述的制備方法，其特征是所述的高溫分散劑為十六烷、十八碳烯的一種或兩種的組合。
7.如權利要求1所述的制備方法，其特征是所述的溶脹劑為三氯甲烷、環己烷中的一種或兩種的組合。
全文摘要
本發明旨在提供一種簡單、高效的制備高性能磁性熒光復合微球的方法。由于Fe3O4磁性納米粒子的存在，熒光物質中處于導帶的電子在回到價帶的過程中，發生了電子轉移，使導帶的電子轉移到Fe3O4磁性納米粒子上，結果熒光發生猝滅。本發明就是重點解決了制備磁性熒光微球的過程中Fe3O4磁性納米粒子對熒光物質的熒光性能產生較大影響這一問題。本發明在制備過程中，通過改變摻雜順序以及采用不同的摻雜方法，使制得的磁性熒光微球在保證實際使用中具有很好磁響應性的基礎上，能夠將磁對熒光物質的影響降到最低，使熒光性能達到最佳；且采用高溫溶脹法引入熒光物質，使微球內部的熒光物質不會泄露出來，保證了熒光信號穩定。制備的磁性熒光復合微球的平均粒徑為5～50μm，且粒徑均勻，形貌良好。
文檔編號C09K11/88GK102302918SQ20111015761
公開日2012年1月4日 申請日期2011年6月13日 優先權日2011年6月13日
發明者劉俊慶, 宋濤, 常津, 張瓊文, 李云紅 申請人:天津大學