专利名称：一种绿光发射的二氧化硅纳米粒子的制备方法
技术领域：
本发明属材料技术领域，具体涉及一种绿光发射的单分散性二氧化硅 纳米粒子的制备方法。
背景技术：
二氧化硅纳米粒子因其良好的生物兼容性和易于制备等特点，在生物 检测标记物(及载体)领域具有广阔的发展前景。国内外已开展多项关于 染料掺杂纳米二氧化硅的研究工作。但，目前所制备的染料掺杂纳米二氧
化硅的发射波长往往在640nm以上，肉眼观测偏黄色或红色，作为生物枱r 测标记物(及载体)分辨效果差。
迄今为止，还未有关于绿光发射的二氧化硅纳米粒子的研究报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种绿光发射的二氧化硅纳米粒子的制备方法。
本发明所提供的绿光发射的二氧化硅纳米粒子的制备方法，包括以下
1) 制备染料水溶液将染料菲四酸二肝加入到氢氧化钠水溶液中，染 料与氢氧化钠的摩尔比l: 4,搅拌20min-2h后，去除固体，得到染料水溶 液；
2) 制备微乳液前体液将环己烷、正己烷和表面活性剂曲拉通100 (TX-100)混合均勻，其中，环己烷与正己烷的体积比为3.6~5.3: 1,环己烷与曲拉通100的体积比为3.2-5.2: 1，得到樣炎乳液前体液；
3) 制备纳米粒子微乳液将步骤l)中得到的染料水溶液滴加到步骤 2)中制备的微乳液前体液中混合均匀后，加入原硅酸四乙酯混合均匀，而 后加入氨水，搅拌反应8~24小时，得到纳米粒子微乳液；其中，各物质 的用量关系为染料水溶液的用量为微乳液前体液体积的3. 5 ~ 6. 0%,原硅 酸四乙酯的用量为微乳液前体液体积的0. 5 ~ 1. 67%,原硅酸四乙酯与氨水 的体积比为1. 0~2. 0: 1;
4) 表面修饰向步骤3)中得到的纳米粒子微乳液中加入原硅酸四乙 酯和取代硅烷，原硅酸四乙酯和取代硅烷的用量(原硅酸四乙酯与取代硅 烷可以任意比例混合)之和为微乳液前体液体积的0. 5~1. 67%，搅拌反应 8 ~ 24小时，得到表面修饰的纳米粒子微乳液；
5) 纯化分离向步骤4)中制备的表面修饰的纳米粒子微乳液中加入 丙酮破乳后，固液分离，洗涤所得沉淀，得到绿光发射的二氧化硅纳米粒 子。
其中，步骤4)中所述的取代硅烷选自氨丙基三曱氧基硅烷或羧乙基硅 三醇三钠盐中的一种。
本发明具有以下有益效果
1) 本发明中所选用茈四酸二酐为荧光染料，所制备的二氧化硅纳米粒 子荧光量子产率高，荧光发射波长在500纳米附近，显示为绿色发光，作 为生物检测标记物(及载体)易于识别。
2) 本发明所制备的二氧化硅纳米粒子单分散性好，粒径可控，表面具 有自由氨基或羧基修饰，易于进一步修饰或与标记物结合。
图1、实施例1制备的绿光发射的二氧化硅纳米粒子的扫描电子显微镜
(SEM)图像。
图2、实施例1制备的绿光发射的二氧化硅纳米粒子的透射电子显微镜 (TEM)图像。
图3、实施例1制备的绿光发射的二氧化硅纳米粒子的荧光光谱。 图4、实施例2制备的绿光发射的二氧化硅纳米粒子的扫描电子显微镜 (SEM)图像。
图5、实施例3制备的绿光发射的二氧化硅纳米粒子的扫描电子显微镜 (SEM)图像。
以下结合附图和具体实施方法对本发明作进一步说明，但本发明的保 护范围并不局限于以下实施例。
具体实施例方式
实施例1
1) 制备染料水溶液将0. 1克菲四酸二酐固体加入到5毫升0. 2M的 氢氧化钠溶液中，室温下搅拌反应1小时，得到深绿色的花四酸(四)钠 盐溶液，过滤，保留清液；
2) 制备微乳液前体液将环己烷91毫升、正己烷23毫升和TX-100 表面活性剂20毫升在三角瓶中混合均匀后，避光保存备用；
3) 制备纳米粒子微乳液取11.8毫升微乳液前体液于试管中，并使 用注射器滴加480微升染料水溶液，超声池中超声IO分钟，再置于磁力搅 拌器上搅拌20分钟后，加入100微升原硅酸四乙酯，磁力搅拌20分钟，加入60微升氨水，继续磁力搅拌24小时，得到纳米粒子微乳液；
4) 表面修饰向步骤3)中得到的纳米粒子微乳液中，加入50微升 原硅酸四乙酯和IO微升氨丙基三曱氧基硅烷，继续磁力搅拌反应24小时，
得到M表面修饰的納米粒子微乳液；
5) 纯化分离向步骤4)中得到氨基表面修饰的纳米粒子微乳液中加 入1毫升丙酮石皮乳，将全部沉淀转入离心管中，于3000转/分钟的转速下 离心3分钟，去除上清液后，将所得沉淀用95%的乙醇超声洗涤3次，再以 无水乙醇冲洗一次，得到绿光发射的二氧化硅纳米粒子。
采用扫描电镜和投射电镜进行表征，如图1和图2所示，所得二氧化 硅纳米粒子的粒径为70nm,为单分散纳米粒子。采用荧光光镨表征，如图 3所示，所得二氧化硅纳米粒子在485nm和516nm处具有发射峰。
实施例2
1) 制备染料水溶液同实施例1中的步骤1);
2) 制备^t乳液前体液将环己烷90毫升、正己烷21. 3毫升和TX-100 表面活性剂18毫升在三角瓶中混合均匀后，避光保存备用；
3 )制备纳米粒子微乳液同实施例1中的步骤3);
4 )表面修饰向步骤3 )中得到的纳米粒子微乳液中，加入40微升原 硅酸四乙酯和60微升羧乙基硅三醇三钠盐，继续磁力搅拌反应12小时， 得到羧基表面修饰的纳米粒子微乳液；
5 )纯化分离同实施例1中的步骤5 ),得到绿光发射的二氧化硅纳米 粒子。
采用扫描电镜进行表征，如图4所示，所得二氧化硅纳米粒子的粒径为65nm，为单分散纳米粒子。 实施例3
1)制备染料水溶液同实施例1中的步骤1);
2 )制备纟敞乳液前体液将环己烷90毫升、正己烷21. 3毫升和TX-100 表面活性剂18毫升在三角瓶中混合均匀后，避光保存备用；
3 )制备纳米粒子微乳液同实施例1中的步骤3 );
4 )表面修饰向步骤3 )中得到的纳米粒子微乳液中，加入40微升原 硅酸四乙酯和60微升羧乙基硅三醇三钠盐，继续磁力搅拌反应24小时， 得到羧基表面修饰的纳米粒子微乳液；
5 )纯化分离同实施例1中的步骤5 )，得到绿光发射的二氧化硅纳米 粒子。
采用扫描电镜进行表征，如图5所示，所得二氧化硅纳米粒子的粒径 为70nm,为单分散纳米粒子。
本发明所制备的绿光发射的二氧化硅纳米粒子作为生物标记物的应用
1)将绿光发射的二氧化硅纳米粒子与羊抗鼠IgG在4摄氏度下搅拌孵 育4小时后，在pH=6. 8的磷酸盐緩冲液中透析，每1.5小时更换磷酸盐緩 冲液，更换三次后取出，聚乙二醇20000中浓缩，得到标记液；
2 )将标记液用pH=7. 2的PBST (磷酸盐緩冲液中加入1%的曲拉通100 ) 稀释至在520nm处吸光度为0. 2为宜，得到稀释标记液；
3)以鼠IgG和牛血清白蛋白分别包覆96孔酶标板取鼠IgG和牛血 清白蛋白各1毫克，分别以pH=6. 8的磷酸盐緩沖液50毫升溶解后，分别 加入96孔酶标板中，每孔加入200微升，37摄氏度下將育2小时后，用磷酸盐緩沖液清洗两次去除未附着蛋白；
4)将步骤2)中稀释后的标记液分别加入步骤3)中以鼠IgG包覆的 酶标板和以牛血清白蛋白包覆的酶标板内，37摄氏度下孵育30分钟后，用 磷酸盐缓沖液清洗一次。以鼠IgG包覆酶标板在阳光下具有绿色发光，而 以牛血清白蛋白包覆酶标板则无，显示鼠IgG呈阳性，而牛血清白蛋白呈 阴性。
权利要求
1、一种绿光发射的二氧化硅纳米粒子的制备方法，其特征在于，包括以下步骤1)制备染料水溶液将染料苝四酸二酐加入到氢氧化钠水溶液中，染料与氢氧化钠的摩尔比1∶4，搅拌20min-2h后，去除固体，得到染料水溶液；2)制备微乳液前体液将环己烷、正己烷和表面活性剂曲拉通100混合均匀，其中，环己烷与正己烷的体积比为3.6～5.3∶1，环己烷与曲拉通100的体积比为3.2～5.2∶1，得到微乳液前体液；3)制备纳米粒子微乳液将步骤1)中得到的染料水溶液滴加到步骤2)中制备的微乳液前体液中混合均匀后，加入原硅酸四乙酯混合均匀，而后加入氨水，搅拌反应8～24小时，得到纳米粒子微乳液；其中，各物质的用量关系为染料水溶液的用量为微乳液前体液体积的3.5～6.0％，原硅酸四乙酯的用量为微乳液前体液体积的0.5～1.67％，原硅酸四乙酯与氨水的体积比为1.0～2.0∶1；4)表面修饰向步骤3)中得到的纳米粒子微乳液中加入原硅酸四乙酯和取代硅烷，原硅酸四乙酯和取代硅烷的用量之和为微乳液前体液体积的0.5～1.67％，搅拌反应8～24小时，得到表面修饰的纳米粒子微乳液；5)纯化分离向步骤4)中制备的表面修饰的纳米粒子微乳液中加入丙酮破乳后，固液分离，洗涤所得沉淀，得到绿光发射的二氧化硅纳米粒子。
2、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤4)中所述的取代珪烷 选自氨丙基三甲氧基硅烷或羧乙基硅三醇三钠盐中的一种。
全文摘要
一种绿光发射的二氧化硅纳米粒子的制备方法属材料技术领域。现有染料掺杂纳米二氧化硅作为生物检测标记物(及载体)分辨效果差。本发明通过染料制备、微乳液合成纳米粒子、表面修饰及后处理，制得绿光发射的二氧化硅纳米粒子。本发明所制备的二氧化硅纳米粒子荧光量子产率高，作为生物检测标记物(及载体)易于识别，单分散性好，粒径可控等优点。
文档编号C09K11/06GK101550336SQ200910084910
公开日2009年10月7日 申请日期2009年5月27日 优先权日2009年5月27日
发明者姚建年, 潇 李, 詹传郎 申请人:中国科学院化学研究所