核殼結(jié)構(gòu)熒光微球及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種核殼結(jié)構(gòu)熒光微球，包括分散有熒光染料的高分子內(nèi)核，以及由二氧化硅材料制成的厚度均一的外殼，所述高分子內(nèi)核的直徑為10～10000nm，所述外殼厚度為5～1000nm，所述高分子內(nèi)核主要由高分子材料組成，所述熒光染料為苝類及其衍生物、芘類及其衍生物、芴類及其衍生物、三芳基氨基及衍生物、吡唑并喹啉及其衍生物、三芳基硼類及其衍生物和含DCM結(jié)構(gòu)類染料中的一種或多種。本發(fā)明還公開了該核殼結(jié)構(gòu)熒光微球的制備方法和應(yīng)用。本發(fā)明核殼結(jié)構(gòu)熒光微球粒徑均一、生物相容性好、熒光性能優(yōu)良，是一種可用于生物標(biāo)記的材料。
【專利說明】核殼結(jié)構(gòu)熒光微球及其制備方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及有機(jī)光功能材料【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種核殼結(jié)構(gòu)熒光微球，其制備方法，以及該核殼結(jié)構(gòu)熒光微球在生物檢測(cè)、熒光標(biāo)記、特種油墨、流體分析和光子晶體中的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]熒光成像、熒光標(biāo)記和熒光示蹤的核心在于擁有發(fā)光效率高、穩(wěn)定性好、環(huán)境惰性、無毒性以及方便制備的熒光材料。傳統(tǒng)的無機(jī)熒光化合物和量子點(diǎn)具有很好的熒光穩(wěn)定性，但是一般存在消光系數(shù)低等問題；而一些有機(jī)/有機(jī)金屬配合物具有消光系數(shù)大，熒光量子效率高等優(yōu)點(diǎn)，但是其發(fā)光普遍受外界條件如溶劑、熱、電、磁等環(huán)境和介質(zhì)的影響。并且絕大多數(shù)的熒光染料對(duì)被標(biāo)記的活體樣品具有一定毒性，因此極大的限制了其在檢測(cè)方面的應(yīng)用。將熒光染料分散在納米或微米的聚合物小球內(nèi)部制備得到熒光微球，不易受光漂白作用和其他環(huán)境因素的影響，并且載體可以選擇無毒性材料，從而克服熒光染料自身的毒性問題。此外，熒光微球的載體也可以選擇具有特殊官能團(tuán)的材料，按需要對(duì)其進(jìn)行修飾或鏈接。目前，熒光微球已經(jīng)在標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量、免疫醫(yī)學(xué)、生物化學(xué)、分析化學(xué)、尤其是生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域得到很好的應(yīng)用。
[0003]熒光染料一般可以通過吸附法、化學(xué)鍵合法、共聚法、包覆法等四種方式負(fù)載到粒子上，制備得到熒光微球。其中，吸附法制備的熒光微球染料分子易脫落，共聚法和化學(xué)鍵合法需對(duì)一般染料分子進(jìn)行特定修飾，合成過程復(fù)雜而且不易控制，其應(yīng)用受到極大的限制。比較而言，包覆法在微球形成過程中通過微膠囊化深度包埋染料分子，適用于大多數(shù)染料且負(fù)載穩(wěn)定，是制備熒光微球理想的方法。
[0004]目前，已經(jīng)有一些專利和文獻(xiàn)報(bào)道利用高分子包覆熒光染料的實(shí)例。所有包覆的熒光染料基本是最為傳統(tǒng) 的有機(jī)熒光染料，如羅丹明類、香豆素類以及BODIPY類等，這些熒光染料都存在共同的缺點(diǎn)，即斯托克斯位移小，濃度淬滅現(xiàn)象嚴(yán)重，這就限制了熒光染料摻雜的濃度和熒光微球的亮度。此外，高分子包覆的熒光微球在對(duì)高分子有一定溶解性的介質(zhì)中會(huì)發(fā)生溶脹、熒光染料溶出等問題，破壞了熒光微球的穩(wěn)定性。
[0005]二氧化硅材料的機(jī)械性能、熱穩(wěn)定性和化學(xué)惰性以及生物相容性使得它一直都是科學(xué)【技術(shù)領(lǐng)域】研究的熱點(diǎn)，并已經(jīng)在生物醫(yī)藥和免疫測(cè)定中得到了廣泛應(yīng)用。但是目前二氧化硅熒光微球通常是先制備得到二氧化硅種子微球，然后將染料分子接枝在微球表面。這種方法制備的熒光微球因染料分子的自淬滅作用使得發(fā)光強(qiáng)度很低。另外一種方式是將染料與二氧化硅的單體反應(yīng)，然后再聚合得到二氧化硅熒光微球，但是這種方法制備的二氧化硅微球的粒徑均勻性難以保證，而且能夠與單體反應(yīng)的染料需要提前做相應(yīng)的修改，且能夠接枝的染料種類少，制備麻煩。因此，如何方便、便宜地制備發(fā)光強(qiáng)度高、發(fā)光光譜范圍寬且粒徑均一的二氧化硅熒光微球一直是熒光材料領(lǐng)域的研究重點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本發(fā)明的目的在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種突光売度聞、光熱穩(wěn)定性好、粒徑均一的核殼結(jié)構(gòu)突光微球及其制備方法和應(yīng)用。
[0007]本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0008]—種核殼結(jié)構(gòu)突光微球,所述突光微球?yàn)閷?shí)心核殼結(jié)構(gòu)，包括分散有突光染料的高分子內(nèi)核，以及由二氧化硅材料制成的厚度均一的外殼，所述高分子內(nèi)核的直徑為10~1000Onm,所述外殼厚度為5~1000nm,外殼總體直徑為20~12000nm,所述高分子內(nèi)核主要由高分子材料組成，所述高分子材料為聚苯乙烯類及其共聚物和聚丙烯酸酯類及其共聚物中的一種或多種，所述熒光染料為茈類及其衍生物、芘類及其衍生物、芴類及其衍生物、三芳基氨基及衍生物、吡唑并喹啉及其衍生物、三芳基硼類及其衍生物和含DCM結(jié)構(gòu)類染料中的一種或多種，所述熒光微球中熒光染料的含量為0.001重量％~20.000重量％。
[0009]在上述核殼結(jié)構(gòu)突光微球中，優(yōu)選的是，所述高分子內(nèi)核的直徑為20~5000nm。
[0010]在上述核殼結(jié)構(gòu)熒光微球中，優(yōu)選的是，所述外殼厚度為5~lOOnm。
[0011]—種核殼結(jié)構(gòu)突光微球的制備方法，包括以下步驟:(I)制備第一高分子內(nèi)核:取0.01~10.00重量份表面活性劑溶于100重量份水中，優(yōu)選為0.1~1.0重量份表面活性劑，然后加入溶有偶氮二異丁基脒鹽酸鹽的高分子單體，超聲波分散5~15分鐘，均勻分散后，通氮?dú)?5分鐘~2小時(shí)置換體系內(nèi)的空氣，然后升溫至60~80°C，進(jìn)行攪拌，攪拌速率為100~800r/min，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下反應(yīng)12至14小時(shí)。將制得的高分子內(nèi)核用甲醇或乙醇離心分離3~5次，洗去未反應(yīng)的高分子單體以及表面活性劑，冷凍干燥，即得到第一高分子內(nèi)核；(2)制備分散有突光染料的第二高分子內(nèi)核:將0.1~20.0重量份第一高分子內(nèi)核、O~5重量份乳化劑和100份水混合,超聲波分散0.5~5小時(shí),形成均勻穩(wěn)定的第一懸濁液，將熒光染料溶解于良溶劑(所述良溶劑為丙酮、丁酮、甲基四氫呋喃和乙基四氫呋喃中的一種或多種)中形成第一溶液，所述第一溶液中熒光染料含量為0.001重量％~20.000重量％，然后將所述第一溶液加入到所述第一懸濁液中，控制反應(yīng)溫度為O~50°C并攪拌10分鐘~24小時(shí)，攪拌速率為50~1000r/min，然后取出第一高分子內(nèi)核，洗凈，洗去未包覆的染料分子和乳化劑，冷凍干燥即可得到分散有熒光染料的第二高分子內(nèi)核；(3) 二氧化硅包覆第二高分子內(nèi)核:將第二高分子內(nèi)核溶解到甲醇、乙醇、丙醇或丁醇中形成第二懸濁液，所述第二懸濁液中第二高分子內(nèi)核含量為0.1重量％~20.0重量％，控制第二懸濁液溫度為O~50°C并以100~1000r/min的速率攪拌第二懸濁液，待第二懸濁液溫度保持穩(wěn)定不變后向其中加入氨水調(diào)節(jié)pH至8~11，然后再滴加重量為第二高分子內(nèi)核0.01%~40.00%的正硅酸烷基酯，滴加完畢后繼續(xù)以100~1000r/min的速率攪拌I~6小時(shí)，離心分離，經(jīng)乙醇和水洗滌，冷凍干燥后即得到核殼結(jié)構(gòu)熒光微球。
[0012]在上述核殼結(jié)構(gòu)熒光微球的制備方法中，優(yōu)選的是，所述表面活性劑為聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基硫酸鈉和十二烷基苯磺酸鈉中的一種或多種。
[0013]在上述核殼結(jié)構(gòu)熒光微球的制備方法中，優(yōu)選的是，所述高分子單體為苯乙烯、甲基丙烯酸酯和丙烯酸酯中的一種或多種。
[0014]在上述核殼結(jié)構(gòu)熒光微球的制備方法中，優(yōu)選的是，所述乳化劑為丙烯酸Pluronic F127、馬來酸酐-丙烯酸共聚物和馬來酸酐-苯乙烯磺酸鈉共聚物中一種或多種。
[0015]在上述核殼結(jié)構(gòu)熒光微球的制備方法中，優(yōu)選的是，所述熒光染料為茈類及其衍生物、芘類及其衍生物、芴類及其衍生物、三芳基氨基及衍生物、吡唑并喹啉及其衍生物、三芳基硼類及其衍生物和含DCM結(jié)構(gòu)類染料中一種或多種。
[0016]在上述核殼結(jié)構(gòu)突光微球的制備方法中，優(yōu)選的是,所述正娃酸烷基酯為正娃酸甲酯、正娃酸乙酯、正娃酸丙酯和正娃酸丁酯中一種或多種。
[0017]本發(fā)明還提供了將本發(fā)明的核殼結(jié)構(gòu)熒光微球在生物檢測(cè)、熒光標(biāo)記、特種油墨、流體分析和光子晶體中的應(yīng)用。
[0018]本發(fā)明的效果和優(yōu)點(diǎn):
[0019]1、本發(fā)明核殼結(jié)構(gòu)熒光微球的制備方法，由熒光量子效率高、濃度淬滅較弱的熒光染料均勻分散在高分子內(nèi)核中，然后用二氧化硅包覆而成，吸納了二者在各自領(lǐng)域的優(yōu)點(diǎn)，所制備的熒光微球粒徑均一(分散性小于5%)、生物相容性好、熒光性能優(yōu)良(熒光量子效率大于40%)，是一種可用于生物標(biāo)記的材料，應(yīng)用前景良好。
[0020]2、 本發(fā)明核殼結(jié)構(gòu)熒光微球的制備方法中，高分子內(nèi)核的粒徑可通過改變高分子單體、引發(fā)劑和反應(yīng)溫度來控制；高分子微球中染料的含量可以通過對(duì)熒光染料和高分子微球的比例來控制，二氧化硅殼層厚度可通過調(diào)整正硅酸烷基酯、氨水和醇的比例來控制。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為實(shí)施例一納米核殼結(jié)構(gòu)突光微球的結(jié)構(gòu)意圖；
[0022]圖2為實(shí)施例一包覆DCJTB、粒徑為300nm高熒光性能納米微球熒光光譜PL圖；
[0023]圖3為與圖2相同濃度的DCJTB分散在苯乙烯中熒光光譜PL圖；
[0024]圖4為實(shí)施例一包覆DCJTB、粒徑為300nm高熒光性能納米微球分散在水、乙醇、丙酮、THF、甲苯、正己烷中與DCJTB在相同溶液、相同濃度下的熒光光譜PL圖；
[0025]圖5為實(shí)施例一包覆DCJTB、粒徑為300nm高熒光性能納米微球在甲苯中浸泡前的SEM照片；
[0026]圖6為實(shí)施例一包覆DCJTB、粒徑為300nm高熒光性能納米微球在甲苯中浸泡I天后的SEM照片；
[0027]圖7為實(shí)施例一包覆DCJTB、粒徑為300nm高熒光性能納米微球熒光共聚焦顯微鏡圖像；
[0028]圖8為實(shí)施例二中包覆DCJTB、粒徑為440nm微球在甲苯中浸泡前的SEM照片；
[0029]圖9為實(shí)施例二中包覆DCJTB、粒徑為440nm微球在甲苯中浸泡I天后的SEM照片。
【具體實(shí)施方式】
[0030]熒光光譜PL圖是由日立F7500熒光儀器測(cè)量所得，SEM照片由日立s-4800所測(cè)得，熒光共聚焦顯微鏡圖由奧林巴斯共聚焦顯微鏡FV300所測(cè)得。
[0031]實(shí)施例一:(I)制備第一高分子內(nèi)核:取IOOmL純凈水，將10克精餾過的苯乙烯、1.5克PVP (聚乙烯吡咯烷酮)和0.26克AIBN (偶氮二異丁腈)加入到裝有攪拌器、溫度計(jì)和冷凝器的250mL三口燒瓶中，超聲波分散10分鐘，氮?dú)獗Ｗo(hù)條件下攪拌I小時(shí)，攪拌速率設(shè)定為450r/min，然后緩慢升溫到70°C，繼續(xù)反應(yīng)12小時(shí)，將溫度降低到室溫后停止攪拌，撤掉氮?dú)?，將產(chǎn)品離心分離并用乙醇充分洗滌，冷凍干燥，即得到粒徑為240nm的第一高分子內(nèi)核，且單分散度低于5%。
[0032](2)制備分散有熒光染料的第二高分子內(nèi)核:取所制備的第一高分子內(nèi)核2克、20mL純凈水、0.8克丙烯酸Pluronic F127加入到50mL的單口燒瓶中，然后超聲I小時(shí)使之均勻分散形成穩(wěn)定的懸濁液。取40毫克DCJTB (中文名為:4-( 二氰乙烯基)-2-叔丁基-6-(1，1,7, 7-四甲基久落尼定基-4-乙烯基)-4H-吡喃)溶解于8mL四氫呋喃中，然后加入到所制備的懸濁液中，攪拌速率設(shè)定為200r/min，并在25°C條件下繼續(xù)攪拌4小時(shí)，然后將產(chǎn)品離心，用乙醇充分洗滌，冷凍干燥即可得到分散有熒光染料的第二高分子內(nèi)核，染料占整個(gè)高分子內(nèi)核1.4重量％。
[0033](3) 二氧化硅包覆第二高分子內(nèi)核:取第二高分子內(nèi)核I克，分散到IOmL的無水乙醇中，攪拌速率設(shè)定在400r/min，將體系緩慢升溫到50°C，待溫度完全恒定后向其中加入25%氨水直到體系的pH=8.6，然后向其中滴加150 μ L正硅酸乙酯，滴加速率為3秒一滴，滴加完畢后繼續(xù)攪拌4小時(shí)，然后將產(chǎn)品離心分離，經(jīng)乙醇和水洗滌，冷凍干燥后即可得到具有核殼結(jié)構(gòu)的突光微球，微球表面光滑，單分散度低于5%,粒徑為300nm。其發(fā)光光譜范圍在550nm~680nm之間。
[0034]圖1為實(shí)施例一核殼結(jié)構(gòu)突光微球的結(jié)構(gòu)不意圖。
[0035]圖2為實(shí)施例一包覆DCJTB、粒徑為300nm熒光微球熒光光譜PL圖。圖3為與圖
2相同濃度的DCJTB分散在苯乙烯中熒光光譜PL圖。比較圖2、圖3，說明所得的復(fù)合微球熒光強(qiáng)度很高，與 分散在苯乙烯中同濃度的DCJTB相比，熒光強(qiáng)度基本一致。
[0036]圖4為實(shí)施例一包覆DCJTB、粒徑為300nm熒光微球分散在水、乙醇、丙酮、THF、甲苯、正己烷中與DCJTB在相同溶液、相同濃度下的熒光光譜PL圖，圖中多條線重合到一起，說明包覆了的熒光微球的發(fā)光不受外界環(huán)境的影響，說明溶劑對(duì)包覆過后的DCJTB熒光沒有影響，DCJTB也沒有發(fā)生滲出問題。
[0037]圖5為實(shí)施例一包覆DCJTB、粒徑為300nm高熒光性能納米微球在甲苯中浸泡前的SEM照片。圖6為實(shí)施例一包覆DCJTB、粒徑為300nm高熒光性能納米微球在甲苯中浸泡I天后的SEM照片。比較圖4、圖5可以看出，其粒徑未發(fā)生明顯改變，說明浸泡并沒有使之溶脹。
[0038]圖7為實(shí)施例一包覆DCJTB、粒徑為300nm高熒光性能納米微球熒光共聚焦顯微鏡圖像。實(shí)施例二:(I)制備第一高分子內(nèi)核:取IOOmL純凈水，將20克精餾過的苯乙烯、1.5克PVP (聚乙烯吡咯烷酮)和0.26克AIBN (偶氮二異丁腈)加入到裝有攪拌器、溫度計(jì)和冷凝器的250mL三口燒瓶中，超聲波分散5分鐘，氮?dú)獗Ｗo(hù)條件下攪拌1.5小時(shí)，攪拌速率設(shè)定為450r/min，然后緩慢升溫到70°C，繼續(xù)反應(yīng)12小時(shí)，將溫度降低到室溫后停止攪拌，撤掉氮?dú)?，將產(chǎn)品離心分離并用乙醇充分洗滌，冷凍干燥，即得到粒徑為350nm的第一高分子內(nèi)核，且單分散度低于5%。
[0039](2)制備分散有熒光染料的第二高分子內(nèi)核:取所制備的第一高分子內(nèi)核2.5克、20mL純凈水、0.8克丙烯酸Pluronic F127加入到50mL的單口燒瓶中，然后超聲I小時(shí)使之均勻分散形成穩(wěn)定的懸濁液。取60毫克DCJTB (中文名為:4-( 二氰乙烯基)-2-叔丁基-6-(1，1,7, 7-四甲基久落尼定基-4-乙烯基)-4H-吡喃)溶解于8mL丙酮中，然后加入到所制備的懸濁液中，攪拌速率設(shè)定為200r/min，并在25°C條件下繼續(xù)攪拌4小時(shí)，然后將產(chǎn)品離心，用乙醇充分洗滌，冷凍干燥即可得到分散有熒光染料的第二高分子內(nèi)核，染料占整個(gè)聞分子內(nèi)核1.6重量％。
[0040](3) 二氧化硅包覆第二高分子內(nèi)核:取第二高分子內(nèi)核I克，分散到IOmL的無水乙醇中，攪拌速率設(shè)定在400r/min，將體系緩慢升溫到50°C，待溫度完全恒定后向其中加入25%氨水直到體系的pH=9，然后向其中滴加400 μ L正硅酸乙酯，滴加速率為3秒一滴，滴加完畢后繼續(xù)攪拌4小時(shí)，然后將產(chǎn)品離心分離，經(jīng)乙醇和水洗滌，冷凍干燥后即可得到具有核殼結(jié)構(gòu)的突光微球，微球表面光滑，單分散度低于5%,粒徑為440nm。其發(fā)光光譜范圍在550nm~680nm之間。經(jīng)測(cè)試，粒徑為440nm微球的熒光光譜PL與實(shí)施例一中粒徑為300nm微球的熒光光譜圖相同。圖8為實(shí)施例二中包覆DCJTB、粒徑為440nm微球在甲苯中浸泡前的SEM照片，圖9為實(shí)施例二中包覆DCJTB、粒徑為440nm微球在甲苯中浸泡I天后的SEM照片，其粒徑未發(fā)生明顯改變，說明浸泡并沒有使之溶脹。
[0041]實(shí)施例三:(I)制備第一高分子內(nèi)核:取IOOmL純凈水，將20克精餾過的苯乙烯、1.5克PVP (聚乙烯吡咯烷酮)和0.20克AIBN (偶氮二異丁腈)加入到裝有攪拌器、溫度計(jì)和冷凝器的250mL三口燒瓶中，超聲波分散15分鐘，氮?dú)獗Ｗo(hù)條件下攪拌I小時(shí)，攪拌速率設(shè)定為480r/min，然后緩慢升溫到70°C，繼續(xù)反應(yīng)12小時(shí)，將溫度降低到室溫后停止攪拌，撤掉氮?dú)猓瑢a(chǎn)品離心分離并用乙醇充分洗滌，冷凍干燥，即得到粒徑為460nm的第一高分子內(nèi)核，且單分散度低于5%。
[0042](2)制備分散有熒光染料的第二高分子內(nèi)核:取所制備的第一高分子內(nèi)核4.0克、20mL純凈水、0.8克丙烯酸Pluronic F127加入到50mL的單口燒瓶中，然后超聲I小時(shí)使之均勻分散形成穩(wěn)定的懸濁液。取70毫克DCJTB (中文名為:4-( 二氰乙烯基)-2-叔丁基-6-(1，1，7，7-四甲基久落尼定基-4-乙烯基)-4H-吡喃)(光染料)溶解于IOmL甲基四氫呋喃中，然后加入到所制備的懸濁液中，攪拌速率設(shè)定為200r/min，并在25°C條件下繼續(xù)攪拌4小時(shí)，然后將產(chǎn)品離心，用乙醇充分洗滌，冷凍干燥即可得到分散有熒光染料的第二高分子內(nèi)核，染料占整個(gè)高分子內(nèi)核1.2重量％。
[0043](3) 二氧化硅 包覆第二高分子內(nèi)核:取第二高分子內(nèi)核I克，分散到IOmL的無水乙醇中，攪拌速率設(shè)定在400r/min，將體系緩慢升溫到50°C，待溫度完全恒定后向其中加入25%氨水直到體系的pH=8.6，然后向其中滴加700 μ L正硅酸乙酯，滴加速率為3秒一滴，滴加完畢后繼續(xù)攪拌4小時(shí)，然后將產(chǎn)品離心分離，經(jīng)乙醇和水洗滌，冷凍干燥后即可得到具有核殼結(jié)構(gòu)的突光微球，微球表面光滑，單分散度低于5%,粒徑為610nm。其發(fā)光光譜范圍在550nm~680nm之間。經(jīng)測(cè)試，粒徑為610nm微球的熒光光譜PL與實(shí)施例一中粒徑為300nm微球的熒光光譜圖相同。
[0044]實(shí)施例四:(I)制備第一高分子內(nèi)核:取IOOmL純凈水，將10克精餾過的甲基丙烯酸酯、1.5克十二烷基硫酸鈉和0.26克AIBA (偶氮二異丁基脒鹽酸鹽)加入到裝有攪拌器、溫度計(jì)和冷凝器的250mL三口燒瓶中，超聲波分散10分鐘，氮?dú)獗Ｗo(hù)條件下攪拌I小時(shí)，攪拌速率設(shè)定為450r/min，然后緩慢升溫到70°C，繼續(xù)反應(yīng)12小時(shí)，將溫度降低到室溫后停止攪拌，撤掉氮?dú)猓瑢a(chǎn)品離心分離并用甲醇充分洗滌，冷凍干燥，即得到粒徑為240nm的第一高分子內(nèi)核，且單分散度低于5%。
[0045](2)制備分散有熒光染料的第二高分子內(nèi)核:取所制備的第一高分子內(nèi)核2克、20mL純凈水、0.8克馬來酸酐-丙烯酸共聚物加入到50mL的單口燒瓶中，然后超聲I小時(shí)使之均勻分散形成穩(wěn)定的懸濁液。取40毫克DCM (1，4-( 二氰基亞甲基)-2-甲基-6-(4-二甲基氨基苯乙烯基)-4H-吡喃)溶解于SmL乙基四氫呋喃中，然后加入到所制備的懸濁液中，攪拌速率設(shè)定為400r/min，并在25°C條件下繼續(xù)攪拌4小時(shí)，然后將產(chǎn)品離心，用乙醇充分洗滌，冷凍干燥即可得到分散有熒光染料的第二高分子內(nèi)核，染料占整個(gè)高分子內(nèi)核
1.4重量％。
[0046](3) 二氧化硅包覆第二高分子內(nèi)核:取第二高分子內(nèi)核I克，分散到IOmL的無水乙醇中，攪拌速率設(shè)定在400r/min (100-1000)，將體系緩慢升溫到50°C，待溫度完全恒定后向其中加入25%氨水直到體系的pH=8.6，然后向其中滴加150 μ L正硅酸甲酯，滴加速率為3秒一滴，滴加完畢后繼續(xù)攪拌4小時(shí)，然后將產(chǎn)品離心分離，經(jīng)乙醇和水洗滌，冷凍干燥后即可得到具有核殼結(jié)構(gòu)的突光微球，微球表面光滑，單分散度低于5%,粒徑為300nm。其發(fā)光光譜范圍在550nm~680nm之間。經(jīng)測(cè)試，實(shí)施例四中粒徑為300nm微球的熒光光譜PL與實(shí)施例一中粒徑為300nm微球的熒光光譜圖相同。
[0047]實(shí)施例五:(1)制備第一高分子內(nèi)核:取IOOmL純凈水，將10克精餾過的丙烯酸酯、1.5克十二烷基苯磺酸鈉和0.26克AIBN (偶氮二異丁腈)加入到裝有攪拌器、溫度計(jì)和冷凝器的250mL三口燒瓶中，超聲波分散10分鐘，氮?dú)獗Ｗo(hù)條件下攪拌I小時(shí)，攪拌速率設(shè)定為450r/min，然后緩慢升溫到70°C，繼續(xù)反應(yīng)12小時(shí)，將溫度降低到室溫后停止攪拌，撤掉氮?dú)?，將產(chǎn)品離心分離并用甲醇充分洗滌，冷凍干燥，即得到粒徑為240nm的第一高分子內(nèi)核，且單分散度低于5%。
[0048](2)制備分散有熒光染料的第二高分子內(nèi)核:取所制備的第一高分子內(nèi)核2克、20mL純凈水、0.8克馬來酸酐-苯乙烯磺酸鈉共聚物加入到50mL的單口燒瓶中，然后超聲I小時(shí)使之均勻分散形成穩(wěn)定的懸濁液。取40毫克DCJTB(中文名為:4-( 二氰乙烯基)-2-叔丁基-6-(1，I, 7，7-四甲基久落尼定基-4-乙烯基)-4H-吡喃)溶解于SmL 丁酮中，然后加入到所制備的懸濁液中，攪拌速率設(shè)定為200r/min，并在25°C條件下繼續(xù)攪拌4小時(shí)，然后將產(chǎn)品離心，用乙醇充分洗滌，冷凍干燥即可得到分散有熒光染料的第二高分子內(nèi)核，染料占整個(gè)高分子內(nèi)核1.4重量％。
`[0049](3) 二氧化硅包覆第二高分子內(nèi)核:取第二高分子內(nèi)核I克，分散到IOmL的無水乙醇中，攪拌速率設(shè)定在400r/min，將體系緩慢升溫到50°C，待溫度完全恒定后向其中加入25%氨水直到體系的pH=8.6，然后向其中滴加150 μ L正硅酸丙酯，滴加速率為3秒一滴，滴加完畢后繼續(xù)攪拌4小時(shí)，然后將產(chǎn)品離心分離，經(jīng)乙醇和水洗滌，冷凍干燥后即可得到具有核殼結(jié)構(gòu)的突光微球，微球表面光滑，單分散度低于5%,粒徑為300nm。其發(fā)光光譜范圍在550nm~680nm之間。經(jīng)測(cè)試，實(shí)施例五中粒徑為300nm微球的熒光光譜PL與實(shí)施例一中粒徑為300nm微球的熒光光譜圖相同。
[0050]實(shí)施例六:按所述的相同步驟重復(fù)進(jìn)行實(shí)施例1，但是(3) 二氧化硅包覆第二高分子內(nèi)核中的正硅酸乙酯替換為正硅酸丁酯。制得第一高分子內(nèi)核粒徑為240nm，染料占整個(gè)高分子內(nèi)核1.4重量％，制得熒光微球表面光滑，粒徑為300nm，單分散度低于5%，其發(fā)光光譜范圍在550nm~680nm之間。
[0051]實(shí)施例七:(I)制備第一高分子內(nèi)核:取IOOmL純凈水，將15克精餾過的苯乙烯、
0.1克PVP (聚乙烯吡咯烷酮)和0.3克AIBN (偶氮二異丁腈)加入到裝有攪拌器、溫度計(jì)和冷凝器的250mL三口燒瓶中，超聲波分散5分鐘，氮?dú)獗Ｗo(hù)條件下攪2小時(shí)，攪拌速率設(shè)定為200r/min，然后緩慢升溫到80°C，繼續(xù)反應(yīng)14小時(shí)，將溫度降低到室溫后停止攪拌，撤掉氮?dú)?，將產(chǎn)品離心分離并用甲醇充分洗滌，冷凍干燥，即得到粒徑為260nm的第一高分子內(nèi)核，且單分散度低于5%。
[0052](2)制備分散有熒光染料的第二高分子內(nèi)核:取所制備的第一高分子內(nèi)核4克、20mL純凈水、I克丙烯酸Pluronic F127加入到50mL的單口燒瓶中，然后超聲2小時(shí)使之均勻分散形成穩(wěn)定的懸濁液。取50毫克DCJTB (中文名為:4-( 二氰乙烯基)-2-叔丁基-6-(1，1,7, 7-四甲基久落尼定基-4-乙烯基)-4H-吡喃)溶解于8mL四氫呋喃中，然后加入到所制備的懸濁液中，攪拌速率設(shè)定為800r/min，并在35條件下繼續(xù)攪拌3小時(shí)，然后將產(chǎn)品離心，用乙醇充分洗滌，冷凍干燥即可得到分散有熒光染料的第二高分子內(nèi)核，染料占整個(gè)高分子內(nèi)核1.5重量％。
[0053](3) 二氧化硅包覆第二高分子內(nèi)核:取第二高分子內(nèi)核2克，分散到IOmL的無水乙醇中，攪拌速率設(shè)定在lOOr/min，將體系緩慢升溫到20°C，待溫度完全恒定后向其中加入25%氨水直到體系的pH=ll，然后向其中滴加800μ L正硅酸乙酯，滴加速率為3秒一滴，滴加完畢后繼續(xù)攪拌6小時(shí)，然后將產(chǎn)品離心分離，經(jīng)乙醇和水洗滌，冷凍干燥后即可得到具有核殼結(jié)構(gòu)的突光微球，微球表面光滑，單分散度低于5%,粒徑為310nm。其發(fā)光光譜范圍在550nm~680nm之間。經(jīng)測(cè)試，粒徑為310nm微球的熒光光譜PL與實(shí)施例一中粒徑為300nm微球的熒光光譜圖相同。
[0054]實(shí)施例八:(I)制備第一高分子內(nèi)核:取IOOmL純凈水，將5克精餾過的苯乙烯、3克PVP (聚乙烯吡咯烷酮)和0.36克AIBA (偶氮二異丁基脒鹽酸鹽)加入到裝有攪拌器、溫度計(jì)和冷凝器的250mL三口燒瓶中，超聲波分散20分鐘，氮?dú)獗Ｗo(hù)條件下攪拌0.5小時(shí)，攪拌速率設(shè)定為350r/min，然后緩慢升溫到60°C，繼續(xù)反應(yīng)13小時(shí)，將溫度降低到室溫后停止攪拌，撤掉氮?dú)?，將產(chǎn)品離心分離并用乙醇充分洗滌，冷凍干燥，即得到粒徑為540nm的第一高分子內(nèi)核，且單分散度低于5%。
[0055](2)制備分散有熒光`染料的第二高分子內(nèi)核:取所制備的第一高分子內(nèi)核2克、20mL純凈水、0.8克丙烯酸Pluronic F127加入到50mL的單口燒瓶中，然后超聲5小時(shí)使之均勻分散形成穩(wěn)定的懸濁液。取50毫克DCJTB (中文名為:4-( 二氰乙烯基)-2-叔丁基-6-(1，I, 7，7-四甲基久落尼定基-4-乙烯基)-4H-吡喃)溶解于IOmL四氫呋喃中，然后加入到所制備的懸濁液中，攪拌速率設(shè)定為500r/min，并在15°C條件下繼續(xù)攪拌10小時(shí)，然后將產(chǎn)品離心，用乙醇充分洗滌，冷凍干燥即可得到分散有熒光染料的第二高分子內(nèi)核，染料占整個(gè)高分子內(nèi)核1.6重量％。
[0056](3) 二氧化硅包覆第二高分子內(nèi)核:取第二高分子內(nèi)核I克，分散到IOmL的無水乙醇中，攪拌速率設(shè)定在1000r/min，將體系緩慢升溫到50°C，待溫度完全恒定后向其中加入25%氨水直到體系的pH=8，然后向其中滴加150 μ L正硅酸乙酯，滴加速率為3秒一滴，滴加完畢后繼續(xù)攪拌4小時(shí)，然后將產(chǎn)品離心分離，經(jīng)乙醇和水洗滌，冷凍干燥后即可得到具有核殼結(jié)構(gòu)的突光微球，微球表面光滑，單分散度低于5%,粒徑為600nm。其發(fā)光光譜范圍在550nm~680nm之間。經(jīng)測(cè)試，粒徑為600nm微球的熒光光譜PL與實(shí)施例一中粒徑為300nm微球的熒光光譜圖相同。
[0057]實(shí)施例二~八中制備的核殼結(jié)構(gòu)突光微球分散在水、乙醇、丙酮、THF、甲苯、正己烷中與染料在相同溶液、相同濃度下的熒光光譜PL圖與實(shí)施例一中的熒光光譜圖(圖4)相同。[0058]實(shí)施例二~八中制備的核殼結(jié)構(gòu)熒光微球熒光共聚焦顯微鏡圖像與實(shí)施一中的熒光共聚焦顯微鏡圖像(圖7)相同。
[0059]在本說明書中所談到的“一個(gè)實(shí)施例”、“另一個(gè)實(shí)施例”、“實(shí)施例”、等，指的是結(jié)合該實(shí)施例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)或者特點(diǎn)包括在本申請(qǐng)概括性描述的至少一個(gè)實(shí)施例中。在說明書中多個(gè)地方出現(xiàn)同種表述不是一定指的是同一個(gè)實(shí)施例。進(jìn)一步來說，結(jié)合任一實(shí)施例描述一個(gè)具體特征、結(jié)構(gòu)或者特點(diǎn)時(shí)，所要主張的是結(jié)合其他實(shí)施例來實(shí)現(xiàn)這種特征、結(jié)構(gòu)或者特點(diǎn)也落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
[0060]盡管這里參照本發(fā)明的多個(gè)解釋性實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是，應(yīng)該理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以設(shè)計(jì)出很多其他的修改和實(shí)施方式，這些修改和實(shí)施方式將落在本申請(qǐng)公開的原則范圍和精神之內(nèi)。更具體地說，在本申請(qǐng)公開、附圖和權(quán)利要求的范圍內(nèi)，可以對(duì)主題組合布局的組成部件和/或布局進(jìn)行多種變型和改進(jìn)。除了對(duì)組成部件和/或布局進(jìn)行的變型和改進(jìn)外，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，其他的用途也將是明顯的。
【權(quán)利要求】
1.一種核殼結(jié)構(gòu)突光微球,其特征在于，所述突光微球?yàn)閷?shí)心核殼結(jié)構(gòu)，包括分散有突光染料的高分子內(nèi)核，以及由二氧化硅材料制成的厚度均一的外殼，所述高分子內(nèi)核的直徑為10~1000Onm,所述外殼厚度為5~1000nm, 所述高分子內(nèi)核主要由高分子材料組成，所述高分子材料為聚苯乙烯類及其共聚物和聚丙烯酸酯類及其共聚物中的一種或多種， 所述熒光染料為茈類及其衍生物、芘類及其衍生物、芴類及其衍生物、三芳基氨基及衍生物、吡唑并喹啉及其衍生物、三芳基硼類及其衍生物和含DCM結(jié)構(gòu)類染料中的一種或多種， 所述熒光微球中熒光染料的含量為0.001重量％~20.000重量％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述核殼結(jié)構(gòu)熒光微球，其特征在于，所述高分子內(nèi)核的直徑為20 -5000nm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述核殼結(jié)構(gòu)突光微球，其特征在于，所述外殼厚度為5~lOOnm。
4.一種核殼結(jié)構(gòu)熒光微球的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)制備第一高分子內(nèi)核:取0.01~10.00重量份表面活性劑溶于100重量份水中，然后加入溶有偶氮二異丁基脒鹽酸鹽的高分子單體，超聲波分散5~15分鐘，均勻分散后，通氮?dú)?5分鐘~2小時(shí)置換體系內(nèi)的空氣，然后升溫至60~80°C，進(jìn)行攪拌，攪拌速率為100~800r/min，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下反應(yīng)12至14小時(shí)。將制得的高分子內(nèi)核用甲醇或乙醇離心分離3~5次，洗去未反應(yīng)的高分子單體以及表面活性劑，冷凍干燥，即得到第一高分子內(nèi)核； (2)制備分散有熒光染料的第二高分子內(nèi)核:將0.1~20.0重量份第一高分子內(nèi)核、O~5重量份乳化劑和100份水混合,超聲波分散0.5~5小時(shí),形成均勻穩(wěn)定的第一懸池液，將熒光染料溶解于良溶劑中形成第一溶液，所述第一溶液中熒光染料含量為0.001重量％~20.000重量％，然后將所述第一溶液加入到所述第一懸濁液中，控制反應(yīng)溫度為O~50°C并攪拌10分鐘~24小時(shí)，攪拌速率為50~1000r/min，然后取出第一高分子內(nèi)核，洗凈，即可得到分散有熒光染料的第二高分子內(nèi)核； (3)二氧化硅包覆第二高分子內(nèi)核:將第二高分子內(nèi)核溶解到甲醇、乙醇、丙醇或丁醇中形成第二懸濁液，所述第二懸濁液中第二高分子內(nèi)核含量為0.1重量％~20.0重量％，控制第二懸濁液溫度為O~50°C并以100~1000r/min的速率攪拌第二懸濁液，待第二懸濁液溫度保持穩(wěn)定不變后向其中加入氨水調(diào)節(jié)PH至8~11，然后再滴加重量為第二高分子內(nèi)核0.01%~40.00%的正硅酸烷基酯，滴加完畢后繼續(xù)以100~1000r/min的速率攪拌I~6小時(shí)，離心分離，經(jīng)乙醇和水洗滌，冷凍干燥后即得到核殼結(jié)構(gòu)熒光微球。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述核殼結(jié)構(gòu)突光微球的制備方法,其特征在于，所述表面活性劑為聚乙稀吡略燒麗、十二烷基硫酸納和十二烷基苯橫酸納中的一種或多種。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述核殼結(jié)構(gòu)突光微球的制備方法,其特征在于，所述高分子單體為苯乙烯、甲基丙烯酸酯和丙烯酸酯中的一種或多種。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述核殼結(jié)構(gòu)熒光微球的制備方法，其特征在于，所述乳化劑為丙烯酸Pluronic F127、馬來酸酐-丙烯酸共聚物和馬來酸酐-苯乙烯磺酸鈉共聚物中一種或多種。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述核殼結(jié)構(gòu)突光微球的制備方法,其特征在于,所述突光染料為茈類及其衍生物、芘類及其衍生物、芴類及其衍生物、三芳基氨基及衍生物、吡唑并喹啉及其衍生物、三芳基硼類及其衍生物和含DCM結(jié)構(gòu)類染料中一種或多種。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述核殼結(jié)構(gòu)突光微球的制備方法,其特征在于,所述正娃酸烷基酯為正娃酸甲酯、正娃酸乙酯、正娃酸丙酯和正娃酸丁酯中一種或多種。
10.權(quán)利要求1~3中任意一項(xiàng)的核殼結(jié)構(gòu)熒光微球在生物檢測(cè)、熒光標(biāo)記、特種油墨、流體分析和光子晶體中的應(yīng)用。`
【文檔編號(hào)】B01J13/02GK103484101SQ201310424826
【公開日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2013年9月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月17日
【發(fā)明者】馮嬌, 邊莎, 黃輝, 蔡華強(qiáng) 申請(qǐng)人:中國(guó)工程物理研究院化工材料研究所, 四川省新材料研究中心