一種可視快速檢測的上轉換發光材料的制作方法

一種可視快速檢測的上轉換發光材料的制作方法
【專利摘要】一種可視快速檢測的上轉換發光材料，它包括上轉發光材料與納米金材料顆粒，其特征在于：上轉發光材料與納米金材料顆粒牢固結合，納米金材料顆粒均勻包裹在上轉換發光材料表面；或者上轉發光材料與熒光量子點材料顆粒牢固結合，或者上轉發光材料與熒光量子點材料顆粒牢固結合；并被表面修飾物所包裹成球形，再與生物活性分子連接，制備出由視覺所定性識別的，由專用儀器定量測量的標記顆粒物。
【專利說明】
一種可視快速檢測的上轉換發光材料
技術領域
[0001]本發明屬于二元納米上轉換發光材料復合材料在層析方法生物檢測領域的應用。技術背景
[0002]生物體外快速診斷在現有的生物標記技術中，已經廣泛用于醫療診斷、食品檢測、農藥殘留、環保判定等領域。如:納米金顆粒材料標記已經廣泛用于各種生物診斷中，其優點是可以簡單快捷視覺定性識別，其不足處是定量判定準確性較低。熒光法診斷技術可以定性定量，但其紫外熒光背景噪音較多，分辨誤差較大，定量誤差大。上轉換熒光技術雖然解決了無噪音背景并可以定性定量，已經大量用于層析試劑盒的生物診斷中，但其定性完全依賴復雜昂貴的專用檢測儀器，降低了使用效率，無法達到及時可視化的目的。上轉換發光材料與磁性材料、納米銀材料、有機熒光染料、納米金與磁性材料等結合也均需要輔助設備實現檢測，這在中國專利201210236102.4 ^201310045670.0、200610104760.2有廣泛的揭示，它們不足在于無法有效簡化應用于層析法檢測技術領域。
[0003 ]本發明所述的一種基于二元納米上轉換發光材料復合材料的快速可視化檢測方法，通過化學合成的方法在上轉發光顆粒表面進行納米金標記，得到納米金標記的上轉發光材料，該材料在生物分子標記和檢測、納米生物傳感器和納米生物芯片等，技術上有著快速可視化的優點同時又具備高靈敏、可定性定量、穩定、廉價、準確等優點，本發明投資額度小，產品成本低，技術優勢完整明顯，而且生產工藝簡單，有利于批量化生產。
[0004]本發明優點在于:高靈敏、可定性定量、穩定、廉價、準確。可廣泛應用于快速免疫分析、疾病診斷、藥物篩選、顯微成像、基因組學研究、食品及環境檢測等領域，膠體金顆粒呈紅色至紫色變化，有利于操作者視覺觀察。

【發明內容】

[0005]—種可視快速檢測的上轉換發光材料，它包括上轉發光材料與納米金材料顆粒，其特征在于:上轉發光材料與納米金材料顆粒牢固結合，納米金材料顆粒均勻包裹在上轉換發光材料表面;或者上轉發光材料與熒光量子點材料顆粒牢固結合，或者上轉發光材料與熒光量子點材料顆粒牢固結合;并被表面修飾物所包裹成球形，再與生物活性分子連接，制備出由視覺所定性識別的，由專用儀器定量測量的標記顆粒物。
[0006]可視快速檢測的上轉換發光材料，它包括上轉發光材料與納米金材料顆粒，或者上轉發光材料與鈣鈦礦熒光量子點材料顆粒，或者上轉發光材料與碳熒光量子點材料顆粒。將上轉發光材料與納米金材料顆粒、鈣鈦礦熒光量子點材料顆粒或碳熒光量子點材料顆粒牢固結合，再與生物活性分子連接，以硝酸纖維素膜為載體，將納米金材料顆粒包裹的上轉換發光材料顆粒，鈣鈦礦熒光量子點材料顆粒包裹的上轉換發光材料顆粒或碳熒光量子點材料顆粒包裹的上轉換發光材料顆粒嵌入其間，利用微孔膜的毛細血管作用，滴加在膜條另端的液體慢慢向另一端滲移，通過抗原抗體結合，帶動發光材料顆粒迀移，視覺觀察納米金呈現定性紅色顏色，鈣鈦礦熒光量子點材料顆粒呈現定性黃顏色，碳熒光量子點材料顆粒呈現定性紅黑色顏色或橙黃色。制備出由視覺所定性識別的、由專用儀器定量測量的標記顆粒物。
[0007]本發明中的納米金膠體與上轉發光材料通過溶膠-凝膠法制備出具有硅化核殼結構聚合物，將上轉發光材料分散到新鮮的超純水中于水浴中恒溫攪拌，將納米金滴加到溶液中攪拌、陳化、水洗、干燥后即得到具有球形核殼結構的表面包裹納米金顆粒的上轉換發光材料。本發明中的納米金材料是以檸檬酸三鈉為還原劑制備納米金膠體，將氯金酸水溶液與檸檬酸三鈉至于圓底燒瓶中在油浴中加熱并攪拌來制備納米金顆粒;氯金酸水溶液是由高純氯化金溶解于超純水中。
[0008]本發明中的上轉發光材料的合成方法是以YCl3,YbCl3 ,ErCl3和TmCl3的無水化合物為原料，然后以十八烯和油酸為溶劑加熱溶解；另取NaOH和NH4F以無水甲醇為溶劑攪拌溶解;在N2保護下，加熱進行反應，恒溫反應時間為I小時后冷卻至室溫離心，清洗，最后于真空干燥箱中烘干，即得到所需的球形納米上轉換發光材料。
[0009]本發明中的以硝酸纖維素膜為載體，納米金材料顆粒包裹的上轉換發光材料顆粒嵌入其間，利用微孔膜的毛細血管作用，滴加在膜條另端的液體慢慢向另一端滲移，通過抗原抗體結合，帶動發光材料顆粒迀移，視覺觀察納米金呈現定性紅色顏色，再使用專用儀器定量測量上轉發光。
[0010]本發明中的上轉發光材料與鈣鈦礦熒光量子點材料顆粒，其特征在于:上轉發光材料與熒光量子點材料顆粒牢固結合，并被表面修飾物所包裹，再與抗原抗體連接，制備出由視覺所識別定性的、由專用儀器測量定量的生物診斷試劑標記顆粒物。本發明中的鈣鈦礦熒光量子點材料是以溴化甲胺為前驅體，以環己烷為溶劑，以碘化鉛為基體來制備的。本發明中的硝酸纖維素膜為載體，鈣鈦礦熒光量子點材料顆粒包裹的上轉換發光材料顆粒嵌入其間，利用微孔膜的毛細血管作用，滴加在膜條另端的液體慢慢向另一端滲移，通過抗原抗體結合，帶動發光材料顆粒迀移，視覺觀察鈣鈦礦熒光量子點材料顆粒呈現定性黃顏色，再使用專用儀器定量測量上轉發光。
[0011]本發明中的上轉發光材料與碳熒光量子點材料顆粒，其特征在于:上轉發光材料與熒光量子點材料顆粒牢固結合，并被表面修飾物所包裹，再與抗原抗體連接，制備出由視覺所識別定性的、由專用儀器測量定量的生物診斷試劑標記顆粒物。本發明中碳熒光量子點材料是以抗壞血酸為碳源，抗壞血酸水溶液的濃度為5%，以PEG-200為前驅體，用一步微波法制備碳熒光量子點材料。本發明中的硝酸纖維素膜為載體，碳熒光量子點材料顆粒包裹的上轉換發光材料顆粒嵌入其間，利用微孔膜的毛細血管作用，滴加在膜條另端的液體慢慢向另一端滲移，通過抗原抗體結合，帶動發光材料顆粒迀移，視覺觀察碳熒光量子點材料顆粒呈現定性紅黑色顏色或橙黃色，再使用專用儀器定量測量上轉發光。
[0012]具體實施方法
一種可視快速檢測的上轉換發光材料，它包括上轉發光材料與納米金材料顆粒，其特征在于:上轉發光材料與納米金材料顆粒牢固結合，納米金材料顆粒均勻包裹在上轉換發光材料表面，并被表面修飾物所包裹成球形，再與生物活性分子連接，制備出由視覺所定性識別的、由專用儀器定量測量的標記顆粒物。本發明中的上轉發光材料的合成方法是以YCl3,YbCl3,ErCl3和TmCl3的無水化合物為原料置于三口燒瓶內，然后以十八烯和油酸為溶劑加熱溶解，加熱溶解溫度為160°C;另取NaOH和NH4F置于單口燒瓶中，以無水甲醇為溶劑攪拌溶解;然后將甲醇溶液加入三口燒瓶中，在N2保護下，加熱進行反應，加熱反應的溫度為300°C，以20—40°C為梯度進行加熱，各參加反應物質所需的質量比為YCl3: YbCl3 = ErCl3:TmCl3: NaOH: NH4F=30: 10: 5:1:15:10 ；恒溫反應時間為I小時后冷卻至室溫離心，清洗，最后于真空干燥箱中烘干，即得到所需的球形納米上轉換發光材料。
[0013]本發明中的納米金膠體與上轉發光材料通過溶膠-凝膠法制備出具有硅化核殼結構聚合物，將上轉發光材料分散到新鮮的超純水中于水浴中恒溫攪拌，將納米金滴加到溶液中攪拌、陳化、水洗、干燥后即得到具有球形核殼結構的納米金顆粒上轉換發光材料。本發明中納米金材料是以檸檬酸三鈉為還原劑制備金膠體，氯金酸水溶液是由高純氯化金溶解于超純水中，氯金酸水溶液的濃度為0.01%,檸檬酸三鈉的濃度為1%，將氯金酸水溶液與檸檬酸三鈉至于圓底燒瓶中在油浴中加熱并攪拌來制備納米金顆粒;油浴反應的溫度控制為90 ± 5°C以內，恒溫反應的時間為30分鐘。
[0014]本發明中的以硝酸纖維素膜為載體，納米金材料顆粒包裹的上轉換發光材料顆粒嵌入其間，利用微孔膜的毛細血管作用，滴加在膜條另端的液體慢慢向另一端滲移，通過抗原抗體結合，帶動發光材料顆粒迀移，視覺觀察納米金呈現定性紅色顏色，再使用專用儀器定量測量上轉發光。本發明中的硝酸纖維素膜為載體，鈣鈦礦熒光量子點材料顆粒包裹的上轉換發光材料顆粒嵌入其間，利用微孔膜的毛細血管作用，滴加在膜條另端的液體慢慢向另一端滲移，通過抗原抗體結合，帶動發光材料顆粒迀移，視覺觀察鈣鈦礦熒光量子點材料顆粒呈現定性黃顏色，再使用專用儀器定量測量上轉發光。本發明中的硝酸纖維素膜為載體，碳熒光量子點材料顆粒包裹的上轉換發光材料顆粒嵌入其間，利用微孔膜的毛細血管作用，滴加在膜條另端的液體慢慢向另一端滲移，通過抗原抗體結合，帶動發光材料顆粒迀移，視覺觀察碳熒光量子點材料顆粒呈現定性紅黑色顏色或橙黃色，再使用專用儀器定量測量上轉發光。
[0015]本發明中納米金膠體，鈣鈦礦熒光量子點材料或碳熒光量子點材料與上轉發光材料通過溶膠-凝膠法法制備出具有硅化核殼結構聚合物，將上轉發光材料分散到新鮮的超純水中于水浴中恒溫攪拌，上轉發光材料的分散液濃度控制在15%—20%，納米金膠體，鈣鈦礦熒光量子點材料或碳熒光量子點材料的分散液濃度控制在0.5%—2%，將納米金膠體，鈣鈦礦熒光量子點材料或碳熒光量子點材料滴加到溶液中攪拌、陳化、水洗、干燥后即得到具有球形核殼結的上轉換發光材料。水浴溫度為50 ± 5°C，反應時間為2小時，陳化時間為I小時，干燥溫度為80°C。
[0016]本發明中的上轉發光材料與鈣鈦礦熒光量子點材料顆粒，其特征在于:上轉發光材料與熒光量子點材料顆粒牢固結合，并被表面修飾物所包裹，再與抗原抗體連接，制備出由視覺所識別定性的、由專用儀器測量定量的生物診斷試劑標記顆粒物。本發明中的鈣鈦礦熒光量子點材料是以溴化甲胺為前驅體，以環己烷為溶劑，以碘化鉛為基體來制備的。
[0017]本發明中的上轉發光材料與碳熒光量子點材料顆粒，其特征在于:上轉發光材料與熒光量子點材料顆粒牢固結合，并被表面修飾物所包裹，再與抗原抗體連接，制備出由視覺所識別定性的、由專用儀器測量定量的生物診斷試劑標記顆粒物。本發明中碳熒光量子點材料是以抗壞血酸為碳源，抗壞血酸水溶液的濃度為5%，以PEG-200為前驅體，用一步微波法制備碳熒光量子點材料。
[0018]本發明優點 1、快速可視化:由于膠體金顆粒呈紅色至紫色變化，當納米金粒子與不同抗體相結合形成穩定的復合物后，會對某種波長的光吸收產生影響，在白光或單色光的照射下會呈現某種特定的顏色，能給與抗體結合的不同組織細胞貼上標簽，有利于直接觀察。
[0019]2、高靈敏、可定性定量穩定、準確:上轉發光技術(UPT)可廣泛應用于快速免疫分析、疾病診斷、藥物篩選、基因組學研究、食品及環境檢測等領域。
[0020]3、生產工藝簡單，有利于批量化生產:本發明通過將納米金膠體與上轉發光材料通過Sol-Gel(溶膠-凝膠法)法制備出具有核殼結構聚合物，生產工藝簡單，有利于批量化生產。
具體實施例
[0021]實施例1
分別稱取YCl3:6.013g;YbCl3:2.006g;ErCl3:1.011g;TmCl3:0.201g置于三口燒瓶內，然后分別加入10ml油酸200ml十八烯;加冷凝回流，反應全程通氮氣保護，然后開始加熱溶解，初始溫度設為40°C，然后以20°C為梯度依次升溫至160°C后恒溫攪拌至顆粒溶解，最后冷卻至室溫。另取NaOH: 3.012g; NH4F:2.012g置于單口燒瓶內，加入I OOml無水甲醇，攪拌溶解。
[0022]然后將甲醇溶液以2ml/min的速度緩慢滴加到三口燒瓶中，并不斷攪拌，完全分散后設溫度為200°C蒸發甲醇40min，然后以20°C為梯度依次升溫至300°C后恒溫攪拌反應I小時，反應結束后將溶液冷卻至室溫后用無水乙醇和環己烷混合溶液進行離心洗滌，洗至顆粒為白色，最后置于80°C真空干燥箱中烘干后即得到所需的上轉發光材料。
[0023]取0.1%氯金酸水溶液1ml于燒瓶內并加入90ml超純水稀釋，然后再加入1%的檸檬酸三鈉溶液30ml加入燒瓶中并攪拌加熱反應，反應的溫度控制為90°C以內，恒溫反應的時間為30min，反應結束后取出冷卻后即可得到納米金膠體。
[0024]分別取ImmoI溴化甲胺，ImmoI碘化鉛，0.2ml正辛燒，5ml油酸，50mlTHF置于燒杯中，然后進行超聲處理30min，即為前驅體材料；另取50ml環己烷于燒瓶內攪拌，取5ml前驅體以0.lml/min的速度加入到環己烷中并不斷攪拌，反應完成后將溶液進行旋轉蒸干，最后烘干即得到鈣鈦礦熒光量子點材料。取5.0g抗壞血酸于燒杯中，加入10ml超純水然后攪拌20min，然后再加入100mlPEG-200繼續攪拌30min，最后微波30min后取出水洗，烘干即可得到碳熒光量子點材料。
[0025]實施例2
稱取上轉發光材料5g置于燒杯中，加入30ml超純水，在50°C水浴鍋中恒溫攪拌，另取0.5g納米金膠體于燒杯中，加入10ml超純水，攪拌分散，然后將納米金膠體溶液以2ml/min的速度滴加到上轉發光溶液中并不斷攪拌，滴加完成后恒溫攪拌反應2小時，然后取出靜置陳化I小時，最后倒出上清液用超純水水洗至中性后于于80°C真空干燥箱中烘干。
[0026]將烘干后的材料取出置于燒杯中，加入50ml超純水，在80°C水浴鍋中恒溫攪拌，取5%娃酸鈉水溶液50ml以2ml/min的速度滴加到溶液中并不斷攪拌，恒溫反應I小時后取出靜置陳化，最后倒出上清液用超純水水洗至中性后于于80°C真空干燥箱中烘干。
[0027]實施例3
稱取上轉發光材料1g置于燒杯中，加入10ml超純水，在50°C水浴鍋中恒溫攪拌，另取1.0g鈣鈦礦熒光量子點材料于燒杯中，加入10ml超純水，攪拌分散，然后將鈣鈦礦熒光量子點材料溶液以2ml/min的速度滴加到上轉發光溶液中并不斷攪拌，滴加完成后恒溫攪拌反應2小時，然后取出靜置陳化I小時，最后倒出上清液用超純水水洗至中性后于于80°C真空干燥箱中烘干。
[0028]將烘干后的材料取出置于燒杯中，加入10ml超純水，在80°C水浴鍋中恒溫攪拌，取5%娃酸鈉水溶液10ml以2ml/min的速度滴加到溶液中并不斷攪拌，恒溫反應I小時后取出靜置陳化，最后倒出上清液用超純水水洗至中性后于于80°C真空干燥箱中烘干。
[0029]實施例4
稱取上轉發光材料20g置于燒杯中，加入300ml超純水，在50°C水浴鍋中恒溫攪拌，另取1.5g碳熒光量子點材料材料于燒杯中，加入10ml超純水，攪拌分散，然后將碳熒光量子點材料溶液以2ml/min的速度滴加到上轉發光溶液中并不斷攪拌，滴加完成后恒溫攪拌反應2小時，然后取出靜置陳化I小時，最后倒出上清液用超純水水洗至中性后于于80°C真空干燥箱中烘干。
[0030]將烘干后的材料取出置于燒杯中，加入300ml超純水，在80°C水浴鍋中恒溫攪拌，取5%娃酸鈉水溶液300ml以2ml/min的速度滴加到溶液中并不斷攪拌，恒溫反應I小時后取出靜置陳化，最后倒出上清液用超純水水洗至中性后于于80°C真空干燥箱中烘干。
[0031]在上面針對本發明較好的實施方式作了舉例說明后，對本領域的技術人員來說應明白的是，在不偏離本發明的精神和范圍的情況下，對本發明所作的任何改變和改進都在本發明的范圍內。
【主權項】
1.一種可視快速檢測的上轉換發光材料，它包括上轉發光材料與納米金材料顆粒，其特征在于:上轉發光材料與納米金材料顆粒牢固結合，納米金材料顆粒均勻包裹在上轉換發光材料表面;或者上轉發光材料與熒光量子點材料顆粒牢固結合，或者上轉發光材料與熒光量子點材料顆粒牢固結合;并被表面修飾物所包裹成球形，再與生物活性分子連接，制備出由視覺所定性識別的，由專用儀器定量測量的標記顆粒物。2.根據權利要求1所述的一種可視快速檢測的上轉換發光材料，將納米金膠體與上轉發光材料通過溶膠-凝膠法制備出具有硅化核殼結構聚合物，將上轉發光材料分散到新鮮的超純水中于水浴中恒溫攪拌，將納米金滴加到溶液中攪拌、陳化、水洗、干燥后即得到具有球形核殼結構的納米金顆粒上轉換發光材料。3.根據權利要求1所述的一種可視快速檢測的上轉換發光材料，納米金材料是以檸檬酸三鈉為還原劑制備納米金膠體，將氯金酸水溶液與檸檬酸三鈉至于圓底燒瓶中在油浴中加熱并攪拌來制備納米金顆粒;氯金酸水溶液是由高純氯化金溶解于超純水中。4.根據權利要求1所述的一種可視快速檢測的上轉換發光材料，上轉發光材料的合成方法是以YCl3 ,YbCl3 ,ErCl3和TmCl3的無水化合物為原料，然后以十八烯和油酸為溶劑加熱溶解；另取NaOH和NH4F以無水甲醇為溶劑攪拌溶解;然后將甲醇溶液加入所使用的三口燒瓶中，在N2保護下，加熱進行反應，反應一定時間后冷卻至室溫離心，清洗，最后于真空干燥箱中烘干，即得到所需的球形納米上轉換發光材料。5.根據權利要求1所述的一種可視快速檢測的上轉換發光材料，以硝酸纖維素膜為載體，納米金材料顆粒包裹的上轉換發光材料顆粒嵌入其間，利用微孔膜的毛細血管作用，滴加在膜條另端的液體慢慢向另一端滲移，通過抗原抗體結合，帶動發光材料顆粒迀移，視覺觀察納米金呈現定性紅色顏色，再使用專用儀器定量測量上轉發光。6.根據權利要求1所述的一種可視快速檢測的上轉換發光材料，它包括上轉發光材料與鈣鈦礦熒光量子點材料顆粒，其特征在于:上轉發光材料與熒光量子點材料顆粒牢固結合，并被表面修飾物所包裹，再與抗原抗體連接，制備出由視覺所識別定性的、由專用儀器測量定量的生物診斷試劑標記顆粒物。7.根據權利要求1所述的一種可視快速檢測的上轉換發光材料，它包括上轉發光材料與碳熒光量子點材料顆粒，其特征在于:上轉發光材料與熒光量子點材料顆粒牢固結合，并被表面修飾物所包裹，再與抗原抗體連接，制備出由視覺所識別定性的、由專用儀器測量定量的生物診斷試劑標記顆粒物。8.根據權利要求1所述的一種可視快速檢測的上轉換發光材料，以硝酸纖維素膜為載體，鈣鈦礦熒光量子點材料顆粒包裹的上轉換發光材料顆粒嵌入其間，利用微孔膜的毛細血管作用，滴加在膜條另端的液體慢慢向另一端滲移，通過抗原抗體結合，帶動發光材料顆粒迀移，視覺觀察鈣鈦礦熒光量子點材料顆粒呈現定性黃顏色，再使用專用儀器定量測量上轉發光。9.根據權利要求1所述的一種可視快速檢測的上轉換發光材料，以硝酸纖維素膜為載體，碳熒光量子點材料顆粒包裹的上轉換發光材料顆粒嵌入其間，利用微孔膜的毛細血管作用，滴加在膜條另端的液體慢慢向另一端滲移，通過抗原抗體結合，帶動發光材料顆粒迀移，視覺觀察碳熒光量子點材料顆粒呈現定性紅黑色顏色或橙黃色，再使用專用儀器定量測量上轉發光。
【文檔編號】C09K11/85GK105885843SQ201610238316
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年4月18日
【發明人】郭素文, 鄭巖, 邊靜宇, 楊瑞馥, 陳磊, 趙謖齡, 梁志琴, 徐征, 周蕾, 林長青, 羅海峰, 高琦, 尹燕
【申請人】上海科炎光電技術有限公司