一种联吡啶钌功能化的发射红色荧光的硅纳米粒子复合物的制备方法与流程

文档序号：16798998发布日期：2019-02-01 20:03阅读：1021来源：国知局

本发明属于纳米材料制备领域，特别涉及一种联吡啶钌功能化的发射红色荧光的硅纳米粒子复合物的制备方法。

背景技术：

作为一种新颖的荧光纳米材料，硅纳米粒子具有良好的抗光漂白能力、较低的生物毒性以及生物相容性好等优点，因此，近些年来硅纳米粒子作为一种新颖的荧光探针，在生物荧光成像及生物医药领域表现出非常好的应用前景。截止目前，硅纳米粒子的研究主要集中在合成条件的探索、生物传感以及荧光生物成像领域。

目前，发射红色荧光的硅纳米粒子主要采用电化学刻蚀或hf/hno3刻蚀的方法得到氢封端的硅量子点(h-siqds)，然后以其作为前体物质在高温高压、无水无氧的条件下进行后修饰而制备。veinot,j.g.c.(acsnano,2014,8(9),9636-9648)以氢倍半硅氧烷(hsq)为硅源，在无水无氧的环境中，1100℃，hf刻蚀条件下制得了能够发射红色荧光的硅纳米粒子。he,y(angew.chem.int.ed.,2012,51,8485–8489)采用hf/hno3刻蚀硅晶片，高温高压微波辅助合成的方法制备了能够发射红色荧光的硅纳米粒子。然而这些合成方法需要在无水无氧，高温，hf刻蚀条件下进行，操作复杂，实验过程具有较大的危险性。

技术实现要素：

本发明的目的是针对上述发射红色荧光硅纳米粒子的合成存在的问题，提供一种合成条件温和，并且能够进行双光子激发实现荧光能量共振转移的红色荧光发射的硅纳米粒子复合物的制备方法。

本发明方法以丙三醇和水为溶剂，3-[2-氨基乙基氨基]丙基三甲氧基硅烷(damo)为硅源，柠檬酸钠为还原剂，常压微波辅助合成法合成发射波长为490nm的硅纳米粒子，然后常温常压下与经1-(3-二甲基氨丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(edc)和n-羟基琥珀酰亚胺(nhs)活化的三(4,4-二羧基联吡啶)氯化钌(lru)反应合成联吡啶钌功能化的发射红色荧光的硅纳米粒子复合物。合成过程简单，反应条件温和，合成的硅纳米粒子复合物具有较低的毒性及良好的生物相容性，并且能够在双光子激发下发生荧光共振能量转移，实现细胞的红色荧光成像。

本发明的技术方案：

一种在温和的反应条件下合成联吡啶钌功能化的发射红色荧光的硅纳米粒子复合物的制备方法，包括以下步骤：

1)磁力搅拌下将柠檬酸钠加入到丙三醇中，柠檬酸钠与丙三醇的用量比为0.3168g：8ml，使柠檬酸钠充分溶解，得到均一的混合液，磁力搅拌下向混合液中通入氩气以除去混合液中的氧气；

2)将1-5ml3-[2-氨基乙基氨基]丙基三甲氧基硅烷加入到步骤1)的混合液中，磁力搅拌下通入氩气，将溶液转移到常压微波反应器中，在160-200℃下反应10-20min，得到硅纳米粒子储备液；

3)将三(4,4-二羧基联吡啶)氯化钌加入到水中溶解，配制成1mmol/l的溶液，然后取出0.7-7.0ml溶液，向其中加入0.0431-0.4313g1-(3-二甲基氨丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(edc)和0.0259-0.2589gn-羟基琥珀酰亚胺(nhs)，磁力搅拌20-30min，得到活化的三(4,4-二羧基联吡啶)氯化钌溶液；

4)将步骤2)中得到的储备液3ml用水稀释3倍后取出2ml加入到步骤3)活化的三(4,4-二羧基联吡啶)氯化钌溶液中，加入适量超纯水以保持溶液总量为9ml，常温常压下反应12h，得到红色荧光发射的硅纳米粒子复合物溶液；

5)采用透析的方法处理步骤4)所述硅纳米粒子复合物溶液，得到纯净的红色荧光发射的硅纳米粒子复合物溶液，冻干，备用。

所述步骤4)中硅纳米粒子储备液与三(4,4-二羧基联吡啶)氯化钌溶液的体积比为1:0.35-3.5。

所述步骤5)中透析袋分子截留量为1000da，每隔3-4h换一次水，共换3-4次水，透析时间10-12h。

本发明的有益效果是：

本发明在温和的条件下合成能够发射红色荧光的硅纳米粒子复合物。合成过程简单，合成的硅纳米粒子复合物具有较低的毒性及良好的生物相容性，并且能够在双光子激发下发生荧光共振能量转移，实现细胞的红色荧光成像。

附图说明

图1为实施例1合成的硅纳米粒子的荧光发射谱图及三(4,4-二羧基联吡啶)氯化钌的紫外-可见吸收谱图。

图2为实施例1合成的联吡啶钌功能化的发射红色荧光的硅纳米粒子复合物的红外光谱图。

图3为实施例1合成的联吡啶钌功能化的发射红色荧光的硅纳米粒子复合物的日光灯(a)及365nm紫外灯箱(b)中的图片。

图4为实施例1合成的联吡啶钌功能化的发射红色荧光的硅纳米粒子复合物的hela细胞的双光子红色荧光共聚焦成像图。其中，a，c，e分别表示没有加入sinps-lru的培养基培养的细胞的明场图，荧光成像图和叠加图，b，d，f分别表示加入了sinps-lru的培养基培养的细胞的明场图，荧光成像图和叠加图。

具体实施方式

实施例1：

一种在温和的反应条件下合成联吡啶钌功能化的发射红色荧光的硅纳米粒子复合物的制备方法，包括以下步骤：

1)磁力搅拌下将0.3180g柠檬酸钠加入到8ml丙三醇中，使柠檬酸钠充分溶解，得到均一的混合液，磁力搅拌下向混合液中通入氩气以除去混合液中的氧气；

2)将3ml3-[2-氨基乙基氨基]丙基三甲氧基硅烷加入到上述混合液中，磁力搅拌下通入氩气，将溶液转移到常压微波反应器中，在180℃下反应15min，得到硅纳米粒子储备液；

3)将三(4,4-二羧基联吡啶)氯化钌加入到水中溶解，配制成1mmol/l的溶液，然后取出4.2ml溶液，向其中加入0.2588g1-(3-二甲基氨丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(edc)和0.1553gn-羟基琥珀酰亚胺(nhs)，磁力搅拌30min，得到活化的三(4,4-二羧基联吡啶)氯化钌溶液；

4)将2)中得到的储备液3ml用水稀释3倍后取出2ml加入到3)中，硅纳米粒子储备液与三(4,4-二羧基联吡啶)氯化钌溶液的体积比为1:2.1，加入适量超纯水以保持溶液总量为9ml，常温常压下反应12h，得到红色荧光发射的硅纳米粒子复合物溶液；

5)采用分子截留量为1000da的透析袋透析上述溶液，每隔4h换一次水，共换3次水，透析12h。得到纯净的红色荧光发射的硅纳米粒子复合物溶液，冻干，备用。

图1为本实施例合成的硅纳米粒子的荧光发射谱图及三(4,4-二羧基联吡啶)氯化钌的紫外-可见吸收谱图，图中表明：合成的硅纳米粒子在490nm处有发射峰，三(4,4-二羧基联吡啶)氯化钌在400-550nm有吸收峰。二者有发生荧光共振能量转移的可能。

图2为合成的联吡啶钌功能化的发射红色荧光的硅纳米粒子复合物的红外光谱图，图中表明：硅纳米粒子成功地与三(4,4-二羧基联吡啶)氯化钌进行了偶联，合成了目标产物联吡啶钌功能化的硅纳米粒子复合物。

图3为合成的联吡啶钌功能化的发射红色荧光的硅纳米粒子复合物的日光灯及365nm紫外灯箱中的图片，图中表明：合成的硅纳米粒子复合物为澄清透明的均一溶液，在紫外灯照射下发出红色荧光。

制得的联吡啶钌功能化的发射红色荧光的硅纳米粒子复合物用于hela细胞荧光成像实验，方法如下：

在培养基(dmem)中分别加入同等量的pbs缓冲溶液和硅纳米粒子复合物，分别作为对照组和实验组，培养6h后，用500μlpbs缓冲溶液清洗，共清洗3次。然后加入500μl4％pfa固定，固定15min后进行双光子荧光共聚焦成像。

图4为合成的联吡啶钌功能化的发射红色荧光的硅纳米粒子复合物的hela细胞双光子荧光共聚焦成像图，图中表明：合成的硅纳米粒子复合物具有很好的荧光成像能力，可以用于hela细胞的双光子红色荧光成像。

实施例2：

一种在温和的反应条件下合成联吡啶钌功能化的发射红色荧光的硅纳米粒子复合物的制备方法，制备步骤与实施例1基本相同，不同之处在于：步骤2)中3-[2-氨基乙基氨基]丙基三甲氧基硅烷加入为1ml，反应温度为160℃；步骤3)中三(4,4-二羧基联吡啶)氯化钌溶液的加入量为0.7ml，1-(3-二甲基氨丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(edc)和n-羟基琥珀酰亚胺(nhs)的加入量分别为0.0431g和0.0259g，步骤4)中硅纳米粒子储备液与三(4,4-二羧基联吡啶)氯化钌溶液的体积比为1:0.35，加入适量超纯水以保持溶液总量为9ml，得到纯净的红色荧光发射的硅纳米粒子复合物溶液。