一种水分散性多色荧光聚合物纳米粒子及其制备方法
【专利摘要】一种水分散性多色荧光聚合物纳米粒子及其制备方法，该水分散性多色荧光聚合物纳米粒子是以甲基丙烯酸甲酯为单体，以4-乙氧基-9-烯丙基-1,8-萘二甲酰亚胺（EANI）、4-胺基-7-硝基-N-烯丙基苯并[1,2,5]恶二唑（NBDAA）、甲基丙烯酸尼罗红酯（NRME）为可聚合型荧光染料，以十二烷基硫酸钠（SDS）为表面活性剂，采用一步细乳液聚合方法制备而成。该水分散性多色荧光聚合物纳米粒子在水中具有很好的分散性，相当高的荧光亮度，并且能够在单波下激发下发射出从蓝色到红色的多色荧光。本发明得到的水分散性多色荧光聚合物纳米粒子具有均一的尺寸、良好的结构与光稳定性、在单激发波长下具有较宽区间内多次可调的荧光发射信号，且合成路线简单，使用方便，适于放大合成和实际生产应用，在生物编码和多重生物分析领域有着巨大的应用前景。
【专利说明】一种水分散性多色荧光聚合物纳米粒子及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及材料制备领域，具体地说，涉及在单波长激发下具有荧光发射信号多次可调特征的水分散性多色荧光聚合物纳米粒子的制备方法。
【背景技术】
[0002]随着生物医学技术的不断发展，多重生物分析法在基因检测、新药物的高通量筛选以及临床诊断等许多应用方面发挥着越来越重要的作用。通常情况下，多重生物分析法需要用到许多在单波长激发下具有荧光信号可区分的多色荧光探针。然而，能够达到这种要求的传统有机小分子荧光探针数量非常有限。此外，传统的有机荧光染料在应用中还存在一些难以克服的缺陷，如大多数荧光染料存在光漂白的现象，导致荧光信号不稳定；荧光染料及其光解产物对活体细胞有一定的毒副作用等，这些都进一步限制了其在多重生物分析中的直接应用。
[0003]为了满足多重生物分析的需要，科学家们不断尝试，开发出了一些具有多色荧光特征的微球或纳米粒子。如聂书明等将不同荧光特征的量子点组合掺杂进高分子微球中，制备了具有不同荧光发射特征的多色荧光聚合物微球，并将其成功应用于DNA杂交试验(Han, Μ.; Gao, X.; Su, J.Z.; Nie, S.M.Nat.Biotechnol.2001, 19, 631—635)。然而，量子点一般都是含镉的化合物，具有较强的生物毒性，不利于生物检测特别是体内检测。在已报道的多色荧光纳米粒子中(经典文献如Li，Z.Q.; Zhang, Y.; Jiang, S.Adv.Mater.2008，20, 4765-4769; ffu, ff.B.; Wang, M.L.; Sun, Y.M.; Huang, ff.;Cui, Y.P.; Xu, C.X.0pt.Mater.2008, 30, 1803-1809; ffu, C.F.; Zheng, Y.L.;Szymanski, C.; McNeill, J.J.Phys.Chem.62008, 112, 1772-1781 )，荧光共振能量转移原理(FRET)的应用具有突出的优点。首先，它可利用结合多种能级匹配的传统荧光染料来实现单波长激发下的荧光信号多次可调，其次，FRET过程并不直接产生具有氧化还原活性的离子，对被检测物或生物组织不产生损害或其他不利过程。如谭蔚泓等人结合该原理，并采用改进的St^ber水解法将三种能级匹配的有机荧光染料共价键引入二氧化硅纳米粒子中，制备了一系列在单波长激发下具有多色荧光的二氧化硅纳米粒子，并将其成功应用于多细胞生物分析及成像领域(Wang, L.; Tan, ff.H.Nano Lett.2006, 6, 84-88;Chen, X.L.; Estevez, M.C.; Zhu, Z.; Huang, Y.F.; Chen, Y.; Wang, L.; Tan, ff.H.Anal.Chem.2009, 81, 7009-7014)。但是，由于合成条件苛刻，以及可使用染料的局限性等因素，使得该方法不利于进一步商品化扩大生产与应用。
[0004]近年发展起来的细乳液聚合技术提供了一种有效解决上述问题的新方法。细乳液是指采用强制高速匀化装置所制备的非常小(5(T500nm)且能在水中稳定的均匀分散的细(油溶性单体)油滴。每个小液滴都可以被看成是一种单独的纳米反应器，各种各样的物质(包括可反应性单体及不可反应性组分)都能够用这个方法引入各自独立的细乳液中，再聚合就可以得到所需的功能性聚合物纳米粒子。因此，细乳液聚合方法被广泛用于封装各种功能性物质，特别是疏水性有机染料到聚合物纳米粒子中(经典文献如Landfester, K.Angew.Chem.，Int.Ed.2009, 48, 4488-4507)。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种在单波长激发下具有荧光信号多次可调特征的水分散性多色荧光聚合物纳米粒子的制备方法，该方法采用一步细乳液聚合方法，将多种可聚合型荧光染料按不同比例结合进单个的聚合物纳米粒子中，得到一系列稳定、尺寸均一的水分散性多色荧光聚合物纳米粒子，进一步检测表明，该类多色荧光聚合物纳米粒子能够在水中实现单波长激发下的荧光信号多次可调特征。
[0006]本发明的目的是通过下述方式实现的:一种水分散性多色荧光聚合物纳米粒子制备方法，包括以下步骤:
(1)将甲基丙烯酸甲酯、可聚合型荧光染料、正十六烷按质量比1:0.0015、.0072:
0.0944混合成溶液；
(2)将十二烷基硫酸钠SDS配成浓度为0.0025g/ml的水溶液；
(3)将步骤(1)和步骤(2)中配制的溶液混合，搅拌15~20分钟，以形成预乳液；
(4)将步骤(3)中形成的预乳液在650W功率超声波细胞粉碎仪中超声处理，频率为20Hz,时间为15分钟，反应后形成均匀的细乳液；
(5)在步骤(4)中所形成的细乳液中加入过硫酸钾，加入量为相对于甲基丙烯酸甲酯质量的3.5%，升温到75°C，反应3小时，即可得到所需的水分散性荧光聚合物纳米粒子。
[0007]步骤(1)中的可聚合物型荧光染料为4-乙氧基-9-烯丙基-1，8-萘二甲酰亚胺EAN1、4_胺基-7-硝基-N-烯丙基苯并[1，2，5]恶二唑NBDAA和甲基丙烯酸尼罗红酯NRME中的一种或多种；
所述的4-乙氧基-9-烯丙基-1，8-萘二甲酰亚胺EANI的结构式为:
【权利要求】
1.一种水分散性多色荧光聚合物纳米粒子制备方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)将甲基丙烯酸甲酯、可聚合型荧光染料、正十六烷按质量比1:0.0015、.0072:0.0944混合成溶液； (2)将十二烷基硫酸钠SDS配成浓度为0.0025g/ml的水溶液； (3)将步骤(1)和步骤(2)中配制的溶液混合，搅拌15~20分钟，以形成预乳液； (4)将步骤(3)中形成的预乳液在650W功率超声波细胞粉碎仪中超声处理，频率为20Hz,时间为15分钟，反应后形成均匀的细乳液； (5)在步骤(4)中所形成的细乳液中加入过硫酸钾，加入量为相对于甲基丙烯酸甲酯质量的3.5%，升温到75°C，反应3小时，即可得到所需的水分散性荧光聚合物纳米粒子。
2.根据权利要求1中所述的水分散性多色荧光聚合物纳米粒子制备方法，其特征在于:所述的步骤(1)中的可聚合物型荧光染料为4-乙氧基-9-烯丙基-1，8-萘二甲酰亚胺EAN1、4_胺基-7-硝基-N-烯丙基苯并[1，2，5]恶二唑NBDAA和甲基丙烯酸尼罗红酯NRME中的一种或多种； 所述的4-乙氧基-9-烯丙基-1，8-萘二甲酰亚胺EANI的结构式为:
3.根据权利要求1中所述的水分散性多色荧光聚合物纳米粒子制备方法，其特征在于:步骤(1)中，所述的甲基丙烯酸甲酯、可聚合型荧光染料、正十六烷按质量比1:0.0015~0.0049:0.0944 混合成溶液。
4.根据权利要求1中所述的水分散性多色荧光聚合物纳米粒子制备方法，其特征在于:步骤(1)中，所述的甲基丙烯酸甲酯、可聚合型荧光染料、正十六烷按质量比1:0.0024:0.0944混合成溶液。
5.根据权利要求1~4中任何一项权利要求所述的制备方法制备的水分散性多色突光 聚合物纳米粒子。
【文档编号】C08F220/14GK103497273SQ201310459166
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2013年10月6日 优先权日:2013年10月6日
【发明者】陈建, 黄富华, 李亚 申请人:湖南科技大学