一種具有交聯(lián)殼結(jié)構(gòu)的表面羧基化熒光微球及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種具有交聯(lián)殼結(jié)構(gòu)的表面羧基化熒光微球及其制備方法，屬于熒光傳感材料【技術(shù)領(lǐng)域】。以表面磺酸基化的聚苯乙烯-二乙烯基苯交聯(lián)微球?yàn)楹耍诤说谋砻嬗伸o電力驅(qū)動(dòng)，層層自組裝沉積對(duì)亞苯基亞乙烯前驅(qū)體、聚苯乙烯磺酸鈉、重氮樹脂和聚丙烯酸，經(jīng)熱處理，重氮基團(tuán)與羧基或磺酸基發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，生成穩(wěn)定的交聯(lián)殼結(jié)構(gòu)層，得到表面羧基化的熒光微球。本發(fā)明采用層層自組裝的方法修飾微球表面，引入有生物活性的羧基官能團(tuán)，簡(jiǎn)化了制備工藝，操作方便，適合于工業(yè)化生產(chǎn)。本發(fā)明提供的熒光微球在水及多種有機(jī)溶劑中分散性能良好，可應(yīng)用于生物檢測(cè)、醫(yī)學(xué)診斷等領(lǐng)域。
【專利說明】一種具有交聯(lián)殼結(jié)構(gòu)的表面羧基化熒光微球及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高分子熒光微球及其制備方法，特別涉及一種具有交聯(lián)殼結(jié)構(gòu)的表面羧基化熒光微球及其制備方法，屬于熒光傳感材料【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]與均相熒光傳感器相比，熒光微球具有容易器件化，可重復(fù)使用，不污染待測(cè)體系的優(yōu)點(diǎn)。隨著傳感材料比表面積的增大，其靈敏度逐漸增大，微-納米級(jí)微球與薄膜相比，比表面積大很多，用作熒光傳感器的載體時(shí)，能使待測(cè)組分與傳感器充分接觸，使傳感器的靈敏度大幅度提高。尤其是具有可控的形貌、結(jié)構(gòu)和尺寸的熒光納微米球在生物標(biāo)記、生物成像、傳感檢測(cè)、癌癥診斷和免疫分析中都有很大的需求。量子點(diǎn)和有機(jī)染料被廣泛用于制備熒光納微米球，然而，量子點(diǎn)可能存在毒性、有機(jī)染料易受光漂白的不穩(wěn)定性或者材料中熒光團(tuán)的泄露等，都是這些材料在應(yīng)用過程中的不足。而共軛高分子作為熒光負(fù)載物質(zhì)的優(yōu)越性，使共軛高分子熒光微球的制備受到了廣泛的關(guān)注。將層層自組裝技術(shù)用于制備多層熒光微球核殼結(jié)構(gòu)，可以通過引入不同的聚陰/陽離子，來獲得表面帶有不同反應(yīng)基團(tuán)的多層熒光微球，如羧基、胺基等，用于生物檢測(cè)，省去了材料表面功能化的過稱。但是，由于層層自組裝固有的不穩(wěn)定性，即當(dāng)溶劑使用不恰當(dāng)時(shí)，通過靜電吸附作用吸附在微球或其他基材表面的聚電解質(zhì)會(huì)從基材表面脫落下來，導(dǎo)致不穩(wěn)定，限制其在某些領(lǐng)域中的應(yīng)用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有的采用層層自組裝技術(shù)制備多層熒光微球核殼結(jié)構(gòu)存在的不穩(wěn)定性，提供一種制備工藝簡(jiǎn)單，產(chǎn)物形貌良好，具有穩(wěn)定交聯(lián)殼結(jié)構(gòu)的表面羧基化熒光微球及其制備方法。
[0004]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是提供一種具有交聯(lián)殼結(jié)構(gòu)的表面羧基化突光微球的制備方法，先制備得到表面磺酸基化的聚苯乙烯-二乙烯基苯交聯(lián)微球、對(duì)亞苯基亞乙烯前驅(qū)體水溶液和重氮樹脂粉末，再進(jìn)行如下步驟的處理:
1、將NaCl加入到對(duì)亞苯基亞乙烯前驅(qū)體水溶液中，配制成濃度為0.05M?0.4M的鹽溶液；配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7.5%?15%的聚苯乙烯磺酸鈉水溶液；將重氮樹脂粉末配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.05%?0.2%的水溶液；配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%?20%，pH值為3?4之間的聚丙烯酸水溶液；
2、將表面磺酸基化的聚苯乙烯-二乙烯基苯交聯(lián)微球分散于去離子水中，依次加入步驟(I)制備的鹽溶液、聚苯乙烯磺酸鈉水溶液、重氮樹脂水溶液和聚丙烯酸水溶液；每加入一種溶液，對(duì)得到的反應(yīng)液進(jìn)行震蕩處理0.5?I小時(shí)，離心洗滌后，再加入另一種溶液；將反應(yīng)完畢得到的微球進(jìn)行冷凍干燥，再在溫度為80?120°C的條件下熱處理，得到一種具有交聯(lián)殼結(jié)構(gòu)、且表面羧基化的熒光微球。
[0005]本發(fā)明技術(shù)方案還包括按上述制備方法得到的一種具有交聯(lián)殼結(jié)構(gòu)的表面羧基化突光微球。
[0006]該熒光微球呈單分散性，平均粒徑為10 μ Μ，激發(fā)波長(zhǎng)為330?410nm，最大發(fā)射波長(zhǎng)為510?520nm。
[0007]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于:
1、本發(fā)明采用層層自組裝的方法修飾微球表面，引入有生物活性的羧基官能團(tuán)，簡(jiǎn)化了制備工藝，無需繁瑣的化學(xué)反應(yīng)，操作方便，適合于工業(yè)化生產(chǎn)。
[0008]2、采用本發(fā)明提供的技術(shù)方案，使微球表面通過共價(jià)鍵作用形成了一層穩(wěn)定的交聯(lián)層，從而形成了一種核殼結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，表面負(fù)載的熒光發(fā)射聚對(duì)亞苯基亞乙烯不易被水或有機(jī)溶劑洗脫。
[0009]3、本發(fā)明提供的熒光微球在水及多種有機(jī)溶劑中分散性能良好，為進(jìn)一步參與其他化學(xué)反應(yīng)提供了可能，可應(yīng)用于生物檢測(cè)、醫(yī)學(xué)診斷等領(lǐng)域。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明技術(shù)方案制備表面帶羧基的并通過重氮樹脂交聯(lián)的熒光微球的原理示意圖；
圖2是本發(fā)明實(shí)施例1提供的表面帶羧基的并通過重氮樹脂交聯(lián)的熒光微球的掃描電子顯微鏡照片；
圖3是本發(fā)明實(shí)施例1提供的表面帶羧基的并通過重氮樹脂交聯(lián)的熒光微球的熒光光譜圖；
圖4是本發(fā)明實(shí)施例1提供的表面帶羧基的并通過重氮樹脂交聯(lián)的熒光微球的流式細(xì)胞數(shù)據(jù)。

【具體實(shí)施方式】
[0011]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作進(jìn)一步的闡述。
[0012]實(shí)施例1
本實(shí)施例提供一種表面帶羧基的并通過重氮樹脂交聯(lián)的高分子熒光微球，其制備步驟如下:
1、制備聚對(duì)亞苯基亞乙烯前驅(qū)體鹽溶液
參照文獻(xiàn)Macromol.Rapid Commun.2013, 34, 102-108,合成聚對(duì)亞苯基亞乙烯前驅(qū)體:將對(duì)亞苯基亞乙烯單體在無氧環(huán)境和氫氧化鈉水溶液的催化下，冰水浴中反應(yīng)一小時(shí)后，用去離子水透析5?6次即可得到聚對(duì)亞苯基亞乙烯前驅(qū)體水溶液。用移液槍量取
2.5mL聚對(duì)亞苯基亞乙烯前驅(qū)體水溶液。向其中加入0.02925g氯化鈉，振蕩溶解，得到無色透明的聚對(duì)亞苯基亞乙烯前驅(qū)體鹽溶液。
[0013]2、制備重氮樹脂水溶液
參照文獻(xiàn)Chem.Commun., 1999，1711-1712，合成重氮樹脂:將20ml濃硫酸倒入250ml三口瓶中，裝上機(jī)械攪拌并放入冰水浴中，分批加入8g(0.02mol) 二苯胺_4_重氮鹽(l/2ZnCl2復(fù)鹽)，產(chǎn)生的HCl氣體用氮?dú)馀懦鋈?。待重氮鹽溶解后，再慢慢分批加入研碎的多聚甲醛0.6g(0.02mol)。維持體系溫度低于0_5°C反應(yīng)2小時(shí)。向反應(yīng)液中加入10ml 冰水，過濾。向?yàn)V液中加入ZnCl2水溶液(33g ZnCl2溶入50ml水中)，產(chǎn)生大量黃色重氮樹脂(DAR)沉淀，過濾，用飽和ZnCl2水溶液洗滌，在避光處真空干燥器中干燥。整個(gè)過程均在避光下進(jìn)行。稱取0.1g重氮樹脂，溶解于10mL去離子水中，配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%的重氮樹脂水溶液。
[0014]3、制備聚丙烯酸水溶液
稱取濃度為35%的聚丙烯酸水溶液6.67g，向其中加入3mol/L的硫酸溶液3.67g，去離子水5.2g，振蕩溶解，得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%，pH值為3?4之間的聚丙烯酸水溶液。
[0015]4、制備聚苯乙烯磺酸鈉水溶液
稱取0.75g聚苯乙烯磺酸鈉，溶解于1mL去離子水中，得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7.5%的聚苯乙烯磺酸鈉水溶液。
[0016]5、制備表面負(fù)載聚對(duì)亞苯基亞乙烯(PPV)并通過重氮樹脂交聯(lián)的熒光微球稱取75mg表面磺酸基化的聚苯乙烯-二乙烯基苯交聯(lián)(PSDVB)微球(由蘇州納微生物科技有限公司提供)置于試管中，邊震蕩邊緩慢加入I中所得溶液2.5mL，常溫下振蕩30分鐘,反應(yīng)結(jié)束后,將混合物離心(2000轉(zhuǎn)/分鐘)，然后用去離子水將微球洗滌三次(先震蕩:1000轉(zhuǎn)/分鐘，在離心:2000轉(zhuǎn)/分鐘，去上清液，再加去離子水重復(fù)震蕩、離心)。再重復(fù)上述步驟依次加入4、2、3中所得的溶液各2.5mL。最后經(jīng)冷凍干燥，80°C下熱處理I小時(shí)，得到表面帶羧基的并通過重氮樹脂交聯(lián)的熒光微球。
[0017]參見附圖1，它是本發(fā)明制備表面帶羧基的并通過重氮樹脂交聯(lián)的熒光微球的原理示意圖；在核的表面由靜電力驅(qū)動(dòng)，層層自組裝沉積的對(duì)亞苯基亞乙烯前驅(qū)體(pre-PPV)、聚苯乙烯磺酸鈉(PSS)、重氮樹脂(DAR)、聚丙烯酸(PAA)為殼層，且經(jīng)熱處理后pre-PPV消除成PPV，PSS、DAR、PAA發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，生成穩(wěn)定的交聯(lián)層，在熒光微球表面包覆帶有重氮基團(tuán)的聚合物層，在加熱條件下重氮基團(tuán)與羧基或磺酸基的交聯(lián)，提高熒光微球的穩(wěn)定性。
[0018]參見附圖2，它是本發(fā)明實(shí)施例1提供的表面帶羧基的并通過重氮樹脂交聯(lián)的熒光微球的掃描電子顯微鏡照片；由圖2可以看出，該突光微球形貌規(guī)整,粒徑均一,表面較為光滑，平均粒徑約為10 μ M0
[0019]參見附圖3，它是本發(fā)明實(shí)施例1提供的表面帶羧基的并通過重氮樹脂交聯(lián)的熒光微球的熒光光譜圖；由圖3可以看出，在PPV外包覆PSS后，微球的最大熒光發(fā)射波長(zhǎng)紅移約15 nm,峰形基本無變化。
[0020]參見附圖4，它是本發(fā)明實(shí)施例1提供的表面帶羧基的并通過重氮樹脂交聯(lián)的熒光微球的流式細(xì)胞數(shù)據(jù)；由圖4可以看出，PPV外包覆PSS后，熒光強(qiáng)度增大，包覆DAR后，熒光強(qiáng)度減小，再包覆一層PAA后，熒光強(qiáng)度又變大，最終得到的微球其熒光強(qiáng)度較之只有PPV外層的未降低。
【權(quán)利要求】
1.一種具有交聯(lián)殼結(jié)構(gòu)的表面羧基化熒光微球的制備方法，先制備得到表面磺酸基化的聚苯乙烯-二乙烯基苯交聯(lián)微球、對(duì)亞苯基亞乙烯前驅(qū)體水溶液和重氮樹脂粉末，其特征在于再進(jìn)行如下步驟的處理: (1)將NaCl加入到對(duì)亞苯基亞乙烯前驅(qū)體水溶液中，配制成濃度為0.05M?0.4M的鹽溶液；配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7.5%?15%的聚苯乙烯磺酸鈉水溶液；將重氮樹脂粉末配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.05%?0.2%的水溶液；配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%?20%，pH值為3?4之間的聚丙烯酸水溶液； (2)將表面磺酸基化的聚苯乙烯-二乙烯基苯交聯(lián)微球分散于去離子水中，依次加入步驟(I)制備的鹽溶液、聚苯乙烯磺酸鈉水溶液、氮樹脂水溶液和聚丙烯酸水溶液；每加入一種溶液，對(duì)得到的反應(yīng)液進(jìn)行震蕩處理0.5?I小時(shí)，離心洗滌后，再加入另一種溶液；將反應(yīng)完畢得到的微球進(jìn)行冷凍干燥，再在溫度為80?120°C的條件下熱處理，得到一種具有交聯(lián)殼結(jié)構(gòu)、且表面羧基化的熒光微球。
2.按權(quán)利要求1制備方法得到的一種具有交聯(lián)殼結(jié)構(gòu)的表面羧基化熒光微球。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種具有交聯(lián)殼結(jié)構(gòu)的表面羧基化突光微球,其特征在于:所述熒光微球呈單分散性，平均粒徑為?ο μ Μ，激發(fā)波長(zhǎng)為330?410nm，最大發(fā)射波長(zhǎng)為.510 ?520nm。
【文檔編號(hào)】C09K11/02GK104371708SQ201410627236
【公開日】2015年2月25日 申請(qǐng)日期:2014年11月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月10日
【發(fā)明者】范麗娟, 邱鈿 申請(qǐng)人:蘇州大學(xué)