一种聚磷腈高分子荧光微球及其制备方法与流程

本发明属于功能高分子材料技术领域，具体涉及一种聚磷腈高分子荧光微球的制备方法。

背景技术：

高分子荧光微球具有比表面积大、表面吸附性能强、聚集体结构组成的可设计性等优点，同时颗粒尺寸可控、形态多样，在涂料、纸张表面涂层、化妆品到有害金属离子的检测与分离、与生物分子的相互作用 、细胞活性的检测、多肽化学物的合成和抗体或抗原的固定、DNA/RNA的分离检测等领域有着广泛的应用前景。随着高分子荧光微球制备技术的不断发展，已从传统的乳液聚合、悬浮聚合、分散聚合、发展到无皂乳液聚合、种子乳液聚合、种子溶胀聚合和大分子单体参与的蒸馏沉淀聚合以及自组装等新的制备方法，然而制备形貌均一、尺寸可控的高性能高分子荧光微球的技术仍然是目前一大难点和热点。

高分子荧光微球被广泛使用在多元分析中，因为它们具有各向同性，易于操作并且能通过悬浮液在均匀溶液中更快的反应。目前荧光编码微球的制备方法有：有机溶剂溶胀法、层-层自组装法、包埋法、微流控技术、膜乳化法、溶胶-凝胶法等。

本发明采用回流沉淀聚合方法，以六氯三聚磷腈，4，4'-二羟基二苯砜为单体，丙酮为溶剂，三辛胺、三乙胺等三元胺烷烃化合物为缚酸剂，载入FITC、荧光桃红B、R6G、SRh101、荧光桃红和丽丝安罗丹明B等单一荧光分子或多种组合，引发六氯三聚磷腈、4，4'-二羟基二苯砜聚合，制备单分散、形貌均一、的聚磷腈荧光微球。该制备方法简单，反应温度为50℃，反应时间为1 ~ 8 h，制得的微球形貌粒径均一，结构稳定。本发明的荧光微球表面有大量的羟基，有利于表面修饰和进一步改性，在生物检测，特别是高通量分析技术方面有着广阔的应用前景。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对当前高分子荧光微球制备方法、形貌控制和发光性能等方面的不足，提供一种高性能的聚磷腈高分子荧光微球和制备方法。本发明制得的微球具有成球性好、形貌均一可控的优点，微球表面富含大量羟基有利于进一步改性，在生物检测，高通量分析技术方面有着广阔的应用前景，并且制备过程简便，无需添加表面活性剂。

为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明应用回流沉淀聚合法，以六氯三聚磷腈和4，4'-二羟基二苯砜为单体，三元胺烷烃化合物为缚酸剂，丙酮为溶剂，载入5（6）-异硫氰酸荧光素（FITC）、荧光桃红B、罗丹明6G（R6G）、磺基罗丹明101（SRh101）、荧光桃红和丽丝安罗丹明B中的一种或者其组合荧光染料制备高性能聚磷腈荧光微球。制备过程具体步骤如下：

（1）配置各种染料溶液为 0.50 g/L； FITC （溶剂为乙醇）、R6G（溶剂为丙酮）、SRh101（溶剂为水）、荧光桃红（溶剂为丙酮）和丽丝安罗丹明B（溶剂为丙酮）；

（2）精密天平称量0.1000 ~1.000 g 4，4'-二羟基二苯砜，加入到三口烧瓶中，然后加入125 mL丙酮溶解；

（3）取20 ~ 5000 µL 荧光分子溶液加入到三口烧瓶中；

（4）取0.5 ~ 5.0 mL的缚酸剂加入到三口烧瓶中；

（5）将三口烧瓶置于水浴锅中，设置温度50℃，机械搅拌200 rpm，冷凝回流；

（6）精密天平称量0.0500 ~0.6000 g 六氯三聚磷腈，用25 mL丙酮溶解在试管中，超声辅助溶解，然后预热至50℃；

（7）将步骤（6）六氯三聚磷腈溶液加入到步骤（5）三口烧瓶中，反应开始；

（8）反应持续3 h后停止反应，分别用丙酮、乙醇、蒸馏水清洗沉淀三次，最后真空干燥12 h。

本发明的有益效果在于：

本方法所用方法具有反应过程简单、操作便捷的优点。本发明中制备得到的聚磷腈荧光微球具有结构规整、单分散等特点。由于反应单体中的大量羟基，有利于微球表面的进一步改性和生物大分子的结合，在可在生物检测，特别是高通量分析技术方面有着广阔的应用前景。

附图说明

图1至图6分别为本发明方法在不同反应条件制备的发不同颜色的荧光的聚磷腈荧光微球荧光照片和发射光谱图（激发波长488 nm）。

图1为实施例1制备的聚磷腈荧光微球的荧光照片（图中标尺为10 µm）；

图2为实施例1制备的聚磷腈荧光微球的发射光谱图；

图3为实施例2制备的聚磷腈荧光微球的荧光照片（图中标尺为10 µm）；

图4为实施例2制备的聚磷腈荧光微球的发射光谱图；

图5为实施例3制备的聚磷腈微球的荧光照片（图中标尺为10 µm）；

图6为实施例3制备的聚磷腈荧光微球的发射光谱图。

图1和图2说明该荧光微球粒径均一，大小为3 µm，发明亮的绿光，在550 nm波长处具有很好的发光特性；

图3和图4说明该荧光微球粒径均一，大小为5 µm，发明亮的橙光，在574 nm波长处具有很好的发光特性；

图5和图6说明该荧光微球粒径均一，大小为4 µm，发明亮的红光，在601 nm波长处具有很好的发光特性。

具体实施方式

实施例1

（1）在三口烧瓶中加入125 mL丙酮、0.8625 g 4，4'-二羟基二苯砜、2500 µL R6G(0.50 g/L)溶液和4.0 mL 三辛胺，设置水浴温度为50℃，机械搅拌200 rpm，冷凝回流；

（2）将0.6000 g六氯三聚磷腈溶解在25 mL丙酮中，预热至50℃后，加入步骤（1）中的三口烧瓶中，反应3 h；

（3）将步骤（2）的产物分别用丙酮、乙醇和蒸馏水清洗沉淀三次，离心分离，最后产物真空干燥12 h。

实施例2

（1）在三口烧瓶中加入125 mL丙酮、0.8625 g 4，4'-二羟基二苯砜、1000 µL 荧光桃红B(0.50 g/L)溶液和3.5 mL 三辛胺，设置水浴温度为50℃，机械搅拌200 rpm，冷凝回流；

（2）将0.6000 g六氯三聚磷腈溶解在25 mL丙酮中，预热至50℃后，加入步骤（1）中的三口烧瓶中，反应3 h；

（3）将步骤（2）的产物分别用丙酮、乙醇和蒸馏水清洗沉淀三次，离心分离，最后产物真空干燥12 h。

实施例3

（1）在三口烧瓶中加入125 mL丙酮、0.8625 g 4，4'-二羟基二苯砜、200 µL SRh101(0.50 g/L)溶液和3.5 mL 三辛胺，设置水浴温度为50℃，机械搅拌200 rpm，冷凝回流；

（2）将0.6000 g六氯三聚磷腈溶解在25 mL丙酮中，预热至50℃后，加入步骤（1）中的三口烧瓶中，反应3 h；

（3）将步骤（2）的产物分别用丙酮、乙醇和蒸馏水清洗沉淀三次，离心分离，最后产物真空干燥12 h。

实施例4

（1）在三口烧瓶中加入125 mL丙酮、0.8625 g 4，4'-二羟基二苯砜、100 µL R6G(0.50 g/L)和 300 µL SRh101(0.50 g/L)溶液和3.5 mL 三辛胺，设置水浴温度为50℃，机械搅拌200 rpm，冷凝回流；

（2）将0.6000 g六氯三聚磷腈溶解在25 mL丙酮中，预热至50℃后，加入步骤（1）中的三口烧瓶中，反应3 h；

（3）将步骤（2）的产物分别用丙酮、乙醇和蒸馏水清洗沉淀三次，离心分离，最后产物真空干燥12 h。

实施例5

（1）在三口烧瓶中加入125 mL丙酮、0.8625 g 4，4'-二羟基二苯砜、1000 µL FITC(0.10 g/L)、 20 µL R6G(0.050 g/L)和 50 µL SRh101(0.50 g/L)溶液和4.0 mL 三辛胺，设置水浴温度为50℃， 机械搅拌200 rpm，冷凝回流；

（2）将0.6000 g六氯三聚磷腈溶解在25 mL丙酮中，预热至50℃后，加入步骤（1）中的三口烧瓶中，避光反应3 h；

（3）将步骤（2）的产物分别用丙酮、乙醇和蒸馏水清洗沉淀三次，离心分离，最后产物真空干燥12 h。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。