一种可视快速检测的上转换发光材料的制作方法
【专利摘要】一种可视快速检测的上转换发光材料，它包括上转发光材料与纳米金材料颗粒，其特征在于：上转发光材料与纳米金材料颗粒牢固结合，纳米金材料颗粒均匀包裹在上转换发光材料表面；或者上转发光材料与荧光量子点材料颗粒牢固结合，或者上转发光材料与荧光量子点材料颗粒牢固结合；并被表面修饰物所包裹成球形，再与生物活性分子连接，制备出由视觉所定性识别的，由专用仪器定量测量的标记颗粒物。
【专利说明】
一种可视快速检测的上转换发光材料
技术领域
[0001]本发明属于二元纳米上转换发光材料复合材料在层析方法生物检测领域的应用。技术背景
[0002]生物体外快速诊断在现有的生物标记技术中，已经广泛用于医疗诊断、食品检测、农药残留、环保判定等领域。如:纳米金颗粒材料标记已经广泛用于各种生物诊断中，其优点是可以简单快捷视觉定性识别，其不足处是定量判定准确性较低。荧光法诊断技术可以定性定量，但其紫外荧光背景噪音较多，分辨误差较大，定量误差大。上转换荧光技术虽然解决了无噪音背景并可以定性定量，已经大量用于层析试剂盒的生物诊断中，但其定性完全依赖复杂昂贵的专用检测仪器，降低了使用效率，无法达到及时可视化的目的。上转换发光材料与磁性材料、纳米银材料、有机荧光染料、纳米金与磁性材料等结合也均需要辅助设备实现检测，这在中国专利201210236102.4 ^201310045670.0、200610104760.2有广泛的揭示，它们不足在于无法有效简化应用于层析法检测技术领域。
[0003 ]本发明所述的一种基于二元纳米上转换发光材料复合材料的快速可视化检测方法，通过化学合成的方法在上转发光颗粒表面进行纳米金标记，得到纳米金标记的上转发光材料，该材料在生物分子标记和检测、纳米生物传感器和纳米生物芯片等，技术上有着快速可视化的优点同时又具备高灵敏、可定性定量、稳定、廉价、准确等优点，本发明投资额度小，产品成本低，技术优势完整明显，而且生产工艺简单，有利于批量化生产。
[0004]本发明优点在于:高灵敏、可定性定量、稳定、廉价、准确。可广泛应用于快速免疫分析、疾病诊断、药物筛选、显微成像、基因组学研究、食品及环境检测等领域，胶体金颗粒呈红色至紫色变化，有利于操作者视觉观察。
【发明内容】
[0005]—种可视快速检测的上转换发光材料，它包括上转发光材料与纳米金材料颗粒，其特征在于:上转发光材料与纳米金材料颗粒牢固结合，纳米金材料颗粒均匀包裹在上转换发光材料表面;或者上转发光材料与荧光量子点材料颗粒牢固结合，或者上转发光材料与荧光量子点材料颗粒牢固结合;并被表面修饰物所包裹成球形，再与生物活性分子连接，制备出由视觉所定性识别的，由专用仪器定量测量的标记颗粒物。
[0006]可视快速检测的上转换发光材料，它包括上转发光材料与纳米金材料颗粒，或者上转发光材料与钙钛矿荧光量子点材料颗粒，或者上转发光材料与碳荧光量子点材料颗粒。将上转发光材料与纳米金材料颗粒、钙钛矿荧光量子点材料颗粒或碳荧光量子点材料颗粒牢固结合，再与生物活性分子连接，以硝酸纤维素膜为载体，将纳米金材料颗粒包裹的上转换发光材料颗粒，钙钛矿荧光量子点材料颗粒包裹的上转换发光材料颗粒或碳荧光量子点材料颗粒包裹的上转换发光材料颗粒嵌入其间，利用微孔膜的毛细血管作用，滴加在膜条另端的液体慢慢向另一端渗移，通过抗原抗体结合，带动发光材料颗粒迀移，视觉观察纳米金呈现定性红色颜色，钙钛矿荧光量子点材料颗粒呈现定性黄颜色，碳荧光量子点材料颗粒呈现定性红黑色颜色或橙黄色。制备出由视觉所定性识别的、由专用仪器定量测量的标记颗粒物。
[0007]本发明中的纳米金胶体与上转发光材料通过溶胶-凝胶法制备出具有硅化核壳结构聚合物，将上转发光材料分散到新鲜的超纯水中于水浴中恒温搅拌，将纳米金滴加到溶液中搅拌、陈化、水洗、干燥后即得到具有球形核壳结构的表面包裹纳米金颗粒的上转换发光材料。本发明中的纳米金材料是以柠檬酸三钠为还原剂制备纳米金胶体，将氯金酸水溶液与柠檬酸三钠至于圆底烧瓶中在油浴中加热并搅拌来制备纳米金颗粒;氯金酸水溶液是由高纯氯化金溶解于超纯水中。
[0008]本发明中的上转发光材料的合成方法是以YCl3,YbCl3 ,ErCl3和TmCl3的无水化合物为原料，然后以十八烯和油酸为溶剂加热溶解；另取NaOH和NH4F以无水甲醇为溶剂搅拌溶解;在N2保护下，加热进行反应，恒温反应时间为I小时后冷却至室温离心，清洗，最后于真空干燥箱中烘干，即得到所需的球形纳米上转换发光材料。
[0009]本发明中的以硝酸纤维素膜为载体，纳米金材料颗粒包裹的上转换发光材料颗粒嵌入其间，利用微孔膜的毛细血管作用，滴加在膜条另端的液体慢慢向另一端渗移，通过抗原抗体结合，带动发光材料颗粒迀移，视觉观察纳米金呈现定性红色颜色，再使用专用仪器定量测量上转发光。
[0010]本发明中的上转发光材料与钙钛矿荧光量子点材料颗粒，其特征在于:上转发光材料与荧光量子点材料颗粒牢固结合，并被表面修饰物所包裹，再与抗原抗体连接，制备出由视觉所识别定性的、由专用仪器测量定量的生物诊断试剂标记颗粒物。本发明中的钙钛矿荧光量子点材料是以溴化甲胺为前驱体，以环己烷为溶剂，以碘化铅为基体来制备的。本发明中的硝酸纤维素膜为载体，钙钛矿荧光量子点材料颗粒包裹的上转换发光材料颗粒嵌入其间，利用微孔膜的毛细血管作用，滴加在膜条另端的液体慢慢向另一端渗移，通过抗原抗体结合，带动发光材料颗粒迀移，视觉观察钙钛矿荧光量子点材料颗粒呈现定性黄颜色，再使用专用仪器定量测量上转发光。
[0011]本发明中的上转发光材料与碳荧光量子点材料颗粒，其特征在于:上转发光材料与荧光量子点材料颗粒牢固结合，并被表面修饰物所包裹，再与抗原抗体连接，制备出由视觉所识别定性的、由专用仪器测量定量的生物诊断试剂标记颗粒物。本发明中碳荧光量子点材料是以抗坏血酸为碳源，抗坏血酸水溶液的浓度为5%，以PEG-200为前驱体，用一步微波法制备碳荧光量子点材料。本发明中的硝酸纤维素膜为载体，碳荧光量子点材料颗粒包裹的上转换发光材料颗粒嵌入其间，利用微孔膜的毛细血管作用，滴加在膜条另端的液体慢慢向另一端渗移，通过抗原抗体结合，带动发光材料颗粒迀移，视觉观察碳荧光量子点材料颗粒呈现定性红黑色颜色或橙黄色，再使用专用仪器定量测量上转发光。
[0012]具体实施方法
一种可视快速检测的上转换发光材料，它包括上转发光材料与纳米金材料颗粒，其特征在于:上转发光材料与纳米金材料颗粒牢固结合，纳米金材料颗粒均匀包裹在上转换发光材料表面，并被表面修饰物所包裹成球形，再与生物活性分子连接，制备出由视觉所定性识别的、由专用仪器定量测量的标记颗粒物。本发明中的上转发光材料的合成方法是以YCl3,YbCl3,ErCl3和TmCl3的无水化合物为原料置于三口烧瓶内，然后以十八烯和油酸为溶剂加热溶解，加热溶解温度为160°C;另取NaOH和NH4F置于单口烧瓶中，以无水甲醇为溶剂搅拌溶解;然后将甲醇溶液加入三口烧瓶中，在N2保护下，加热进行反应，加热反应的温度为300°C，以20—40°C为梯度进行加热，各参加反应物质所需的质量比为YCl3: YbCl3 = ErCl3:TmCl3: NaOH: NH4F=30: 10: 5:1:15:10 ；恒温反应时间为I小时后冷却至室温离心，清洗，最后于真空干燥箱中烘干，即得到所需的球形纳米上转换发光材料。
[0013]本发明中的纳米金胶体与上转发光材料通过溶胶-凝胶法制备出具有硅化核壳结构聚合物，将上转发光材料分散到新鲜的超纯水中于水浴中恒温搅拌，将纳米金滴加到溶液中搅拌、陈化、水洗、干燥后即得到具有球形核壳结构的纳米金颗粒上转换发光材料。本发明中纳米金材料是以柠檬酸三钠为还原剂制备金胶体，氯金酸水溶液是由高纯氯化金溶解于超纯水中，氯金酸水溶液的浓度为0.01%,柠檬酸三钠的浓度为1%，将氯金酸水溶液与柠檬酸三钠至于圆底烧瓶中在油浴中加热并搅拌来制备纳米金颗粒;油浴反应的温度控制为90 ± 5°C以内，恒温反应的时间为30分钟。
[0014]本发明中的以硝酸纤维素膜为载体，纳米金材料颗粒包裹的上转换发光材料颗粒嵌入其间，利用微孔膜的毛细血管作用，滴加在膜条另端的液体慢慢向另一端渗移，通过抗原抗体结合，带动发光材料颗粒迀移，视觉观察纳米金呈现定性红色颜色，再使用专用仪器定量测量上转发光。本发明中的硝酸纤维素膜为载体，钙钛矿荧光量子点材料颗粒包裹的上转换发光材料颗粒嵌入其间，利用微孔膜的毛细血管作用，滴加在膜条另端的液体慢慢向另一端渗移，通过抗原抗体结合，带动发光材料颗粒迀移，视觉观察钙钛矿荧光量子点材料颗粒呈现定性黄颜色，再使用专用仪器定量测量上转发光。本发明中的硝酸纤维素膜为载体，碳荧光量子点材料颗粒包裹的上转换发光材料颗粒嵌入其间，利用微孔膜的毛细血管作用，滴加在膜条另端的液体慢慢向另一端渗移，通过抗原抗体结合，带动发光材料颗粒迀移，视觉观察碳荧光量子点材料颗粒呈现定性红黑色颜色或橙黄色，再使用专用仪器定量测量上转发光。
[0015]本发明中纳米金胶体，钙钛矿荧光量子点材料或碳荧光量子点材料与上转发光材料通过溶胶-凝胶法法制备出具有硅化核壳结构聚合物，将上转发光材料分散到新鲜的超纯水中于水浴中恒温搅拌，上转发光材料的分散液浓度控制在15%—20%，纳米金胶体，钙钛矿荧光量子点材料或碳荧光量子点材料的分散液浓度控制在0.5%—2%，将纳米金胶体，钙钛矿荧光量子点材料或碳荧光量子点材料滴加到溶液中搅拌、陈化、水洗、干燥后即得到具有球形核壳结的上转换发光材料。水浴温度为50 ± 5°C，反应时间为2小时，陈化时间为I小时，干燥温度为80°C。
[0016]本发明中的上转发光材料与钙钛矿荧光量子点材料颗粒，其特征在于:上转发光材料与荧光量子点材料颗粒牢固结合，并被表面修饰物所包裹，再与抗原抗体连接，制备出由视觉所识别定性的、由专用仪器测量定量的生物诊断试剂标记颗粒物。本发明中的钙钛矿荧光量子点材料是以溴化甲胺为前驱体，以环己烷为溶剂，以碘化铅为基体来制备的。
[0017]本发明中的上转发光材料与碳荧光量子点材料颗粒，其特征在于:上转发光材料与荧光量子点材料颗粒牢固结合，并被表面修饰物所包裹，再与抗原抗体连接，制备出由视觉所识别定性的、由专用仪器测量定量的生物诊断试剂标记颗粒物。本发明中碳荧光量子点材料是以抗坏血酸为碳源，抗坏血酸水溶液的浓度为5%，以PEG-200为前驱体，用一步微波法制备碳荧光量子点材料。
[0018]本发明优点 1、快速可视化:由于胶体金颗粒呈红色至紫色变化，当纳米金粒子与不同抗体相结合形成稳定的复合物后，会对某种波长的光吸收产生影响，在白光或单色光的照射下会呈现某种特定的颜色，能给与抗体结合的不同组织细胞贴上标签，有利于直接观察。
[0019]2、高灵敏、可定性定量稳定、准确:上转发光技术(UPT)可广泛应用于快速免疫分析、疾病诊断、药物筛选、基因组学研究、食品及环境检测等领域。
[0020]3、生产工艺简单，有利于批量化生产:本发明通过将纳米金胶体与上转发光材料通过Sol-Gel(溶胶-凝胶法)法制备出具有核壳结构聚合物，生产工艺简单，有利于批量化生产。
具体实施例
[0021]实施例1
分别称取YCl3:6.013g;YbCl3:2.006g;ErCl3:1.011g;TmCl3:0.201g置于三口烧瓶内，然后分别加入10ml油酸200ml十八烯;加冷凝回流，反应全程通氮气保护，然后开始加热溶解，初始温度设为40°C，然后以20°C为梯度依次升温至160°C后恒温搅拌至颗粒溶解，最后冷却至室温。另取NaOH: 3.012g; NH4F:2.012g置于单口烧瓶内，加入I OOml无水甲醇，搅拌溶解。
[0022]然后将甲醇溶液以2ml/min的速度缓慢滴加到三口烧瓶中，并不断搅拌，完全分散后设温度为200°C蒸发甲醇40min，然后以20°C为梯度依次升温至300°C后恒温搅拌反应I小时，反应结束后将溶液冷却至室温后用无水乙醇和环己烷混合溶液进行离心洗涤，洗至颗粒为白色，最后置于80°C真空干燥箱中烘干后即得到所需的上转发光材料。
[0023]取0.1%氯金酸水溶液1ml于烧瓶内并加入90ml超纯水稀释，然后再加入1%的柠檬酸三钠溶液30ml加入烧瓶中并搅拌加热反应，反应的温度控制为90°C以内，恒温反应的时间为30min，反应结束后取出冷却后即可得到纳米金胶体。
[0024]分别取ImmoI溴化甲胺，ImmoI碘化铅，0.2ml正辛烧，5ml油酸，50mlTHF置于烧杯中，然后进行超声处理30min，即为前驱体材料；另取50ml环己烷于烧瓶内搅拌，取5ml前驱体以0.lml/min的速度加入到环己烷中并不断搅拌，反应完成后将溶液进行旋转蒸干，最后烘干即得到钙钛矿荧光量子点材料。取5.0g抗坏血酸于烧杯中，加入10ml超纯水然后搅拌20min，然后再加入100mlPEG-200继续搅拌30min，最后微波30min后取出水洗，烘干即可得到碳荧光量子点材料。
[0025]实施例2
称取上转发光材料5g置于烧杯中，加入30ml超纯水，在50°C水浴锅中恒温搅拌，另取0.5g纳米金胶体于烧杯中，加入10ml超纯水，搅拌分散，然后将纳米金胶体溶液以2ml/min的速度滴加到上转发光溶液中并不断搅拌，滴加完成后恒温搅拌反应2小时，然后取出静置陈化I小时，最后倒出上清液用超纯水水洗至中性后于于80°C真空干燥箱中烘干。
[0026]将烘干后的材料取出置于烧杯中，加入50ml超纯水，在80°C水浴锅中恒温搅拌，取5%娃酸钠水溶液50ml以2ml/min的速度滴加到溶液中并不断搅拌，恒温反应I小时后取出静置陈化，最后倒出上清液用超纯水水洗至中性后于于80°C真空干燥箱中烘干。
[0027]实施例3
称取上转发光材料1g置于烧杯中，加入10ml超纯水，在50°C水浴锅中恒温搅拌，另取1.0g钙钛矿荧光量子点材料于烧杯中，加入10ml超纯水，搅拌分散，然后将钙钛矿荧光量子点材料溶液以2ml/min的速度滴加到上转发光溶液中并不断搅拌，滴加完成后恒温搅拌反应2小时，然后取出静置陈化I小时，最后倒出上清液用超纯水水洗至中性后于于80°C真空干燥箱中烘干。
[0028]将烘干后的材料取出置于烧杯中，加入10ml超纯水，在80°C水浴锅中恒温搅拌，取5%娃酸钠水溶液10ml以2ml/min的速度滴加到溶液中并不断搅拌，恒温反应I小时后取出静置陈化，最后倒出上清液用超纯水水洗至中性后于于80°C真空干燥箱中烘干。
[0029]实施例4
称取上转发光材料20g置于烧杯中，加入300ml超纯水，在50°C水浴锅中恒温搅拌，另取1.5g碳荧光量子点材料材料于烧杯中，加入10ml超纯水，搅拌分散，然后将碳荧光量子点材料溶液以2ml/min的速度滴加到上转发光溶液中并不断搅拌，滴加完成后恒温搅拌反应2小时，然后取出静置陈化I小时，最后倒出上清液用超纯水水洗至中性后于于80°C真空干燥箱中烘干。
[0030]将烘干后的材料取出置于烧杯中，加入300ml超纯水，在80°C水浴锅中恒温搅拌，取5%娃酸钠水溶液300ml以2ml/min的速度滴加到溶液中并不断搅拌，恒温反应I小时后取出静置陈化，最后倒出上清液用超纯水水洗至中性后于于80°C真空干燥箱中烘干。
[0031]在上面针对本发明较好的实施方式作了举例说明后，对本领域的技术人员来说应明白的是，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，对本发明所作的任何改变和改进都在本发明的范围内。
【主权项】
1.一种可视快速检测的上转换发光材料，它包括上转发光材料与纳米金材料颗粒，其特征在于:上转发光材料与纳米金材料颗粒牢固结合，纳米金材料颗粒均匀包裹在上转换发光材料表面;或者上转发光材料与荧光量子点材料颗粒牢固结合，或者上转发光材料与荧光量子点材料颗粒牢固结合;并被表面修饰物所包裹成球形，再与生物活性分子连接，制备出由视觉所定性识别的，由专用仪器定量测量的标记颗粒物。2.根据权利要求1所述的一种可视快速检测的上转换发光材料，将纳米金胶体与上转发光材料通过溶胶-凝胶法制备出具有硅化核壳结构聚合物，将上转发光材料分散到新鲜的超纯水中于水浴中恒温搅拌，将纳米金滴加到溶液中搅拌、陈化、水洗、干燥后即得到具有球形核壳结构的纳米金颗粒上转换发光材料。3.根据权利要求1所述的一种可视快速检测的上转换发光材料，纳米金材料是以柠檬酸三钠为还原剂制备纳米金胶体，将氯金酸水溶液与柠檬酸三钠至于圆底烧瓶中在油浴中加热并搅拌来制备纳米金颗粒;氯金酸水溶液是由高纯氯化金溶解于超纯水中。4.根据权利要求1所述的一种可视快速检测的上转换发光材料，上转发光材料的合成方法是以YCl3 ,YbCl3 ,ErCl3和TmCl3的无水化合物为原料，然后以十八烯和油酸为溶剂加热溶解；另取NaOH和NH4F以无水甲醇为溶剂搅拌溶解;然后将甲醇溶液加入所使用的三口烧瓶中，在N2保护下，加热进行反应，反应一定时间后冷却至室温离心，清洗，最后于真空干燥箱中烘干，即得到所需的球形纳米上转换发光材料。5.根据权利要求1所述的一种可视快速检测的上转换发光材料，以硝酸纤维素膜为载体，纳米金材料颗粒包裹的上转换发光材料颗粒嵌入其间，利用微孔膜的毛细血管作用，滴加在膜条另端的液体慢慢向另一端渗移，通过抗原抗体结合，带动发光材料颗粒迀移，视觉观察纳米金呈现定性红色颜色，再使用专用仪器定量测量上转发光。6.根据权利要求1所述的一种可视快速检测的上转换发光材料，它包括上转发光材料与钙钛矿荧光量子点材料颗粒，其特征在于:上转发光材料与荧光量子点材料颗粒牢固结合，并被表面修饰物所包裹，再与抗原抗体连接，制备出由视觉所识别定性的、由专用仪器测量定量的生物诊断试剂标记颗粒物。7.根据权利要求1所述的一种可视快速检测的上转换发光材料，它包括上转发光材料与碳荧光量子点材料颗粒，其特征在于:上转发光材料与荧光量子点材料颗粒牢固结合，并被表面修饰物所包裹，再与抗原抗体连接，制备出由视觉所识别定性的、由专用仪器测量定量的生物诊断试剂标记颗粒物。8.根据权利要求1所述的一种可视快速检测的上转换发光材料，以硝酸纤维素膜为载体，钙钛矿荧光量子点材料颗粒包裹的上转换发光材料颗粒嵌入其间，利用微孔膜的毛细血管作用，滴加在膜条另端的液体慢慢向另一端渗移，通过抗原抗体结合，带动发光材料颗粒迀移，视觉观察钙钛矿荧光量子点材料颗粒呈现定性黄颜色，再使用专用仪器定量测量上转发光。9.根据权利要求1所述的一种可视快速检测的上转换发光材料，以硝酸纤维素膜为载体，碳荧光量子点材料颗粒包裹的上转换发光材料颗粒嵌入其间，利用微孔膜的毛细血管作用，滴加在膜条另端的液体慢慢向另一端渗移，通过抗原抗体结合，带动发光材料颗粒迀移，视觉观察碳荧光量子点材料颗粒呈现定性红黑色颜色或橙黄色，再使用专用仪器定量测量上转发光。
【文档编号】C09K11/85GK105885843SQ201610238316
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年4月18日
【发明人】郭素文, 郑岩, 边静宇, 杨瑞馥, 陈磊, 赵谡龄, 梁志琴, 徐征, 周蕾, 林长青, 罗海峰, 高琦, 尹燕
【申请人】上海科炎光电技术有限公司